Arcs de Fermi dans un antiferromagnétique détectés à BESSY II

Une coopération internationale a analysé des échantillons de cristaux de NdBi, qui présentent des propriétés magnétiques intéressantes. Dans leurs expériences comprenant des mesures à BESSY II, ils ont pu trouver des preuves de ce que l’on appelle des arcs de Fermi dans l’état antiferromagnétique de l’échantillon à basse température. Cette observation n’est pas encore expliquée par les idées théoriques existantes et ouvre des possibilités intéressantes pour utiliser ce type de matériaux pour des technologies de l’information innovantes basées sur le spin de l’électron plutôt que sur la charge.

Les cristaux de Néodyme-Bismuth font partie de la large gamme de matériaux aux propriétés magnétiques intéressantes. La surface de Fermi mesurée dans les expériences contient des informations sur les propriétés de transport des porteurs de charge dans le cristal. Alors que la surface de Fermi est généralement constituée de contours fermés, les sections déconnectées appelées arcs de Fermi sont très rares et peuvent être des signatures d’états électroniques inhabituels.

Fractionnements magnétiques inhabituels

Dans une étude publiée aujourd’hui dans Nature, l’équipe présente des preuves expérimentales de tels arcs de Fermi. Ils ont observé une séparation magnétique inhabituelle dans l’état antiferromagnétique des échantillons en dessous d’une température de 24 Kelvin (la température de Néel). Cette division crée des bandes de courbure opposée, qui changent avec la température ainsi que l’ordre antiferromagnétique.

Ces découvertes sont très importantes car elles sont fondamentalement différentes des cas de dédoublement magnétique précédemment considérés théoriquement et rapportés expérimentalement. Dans le cas des dédoublements Zeeman et Rashba bien connus, la courbure des bandes est toujours conservée. Étant donné que les deux séparations sont importantes pour la spintronique, ces nouvelles découvertes pourraient conduire à de nouvelles applications, d’autant plus que la recherche en spintronique se déplace actuellement des matériaux ferromagnétiques traditionnels vers les matériaux antiferromagnétiques.