电子具有电荷和自旋两个重要本征属性，传统以半导体为基础的电子学仅利用了电子的电荷属性，自旋电子学旨在进一步利用电子的自旋属性，以获得更多维度调控电子输运性能的手段。磁性材料（铁磁、反铁磁等）是自旋电子学的基础，携带自旋的输运电子与磁性材料磁矩（主要来源于电子的自旋极化）的相互作用关系研究一直是自旋电子学的核心问题之一。

对于磁性导体，电子可以在其中迁移而直接与之发生相互作用，正是在铁磁材料中，美国物理学家霍尔首次发现了反常霍尔效应（anomalous Hall effect，简称AHE）。反之，显然也可以通过AHE来研究材料的磁性，实际上AHE已经发展成为表征磁性材料最重要的手段之一。对于磁性绝缘体，可以在重金属/磁性绝缘体异质结中研究界面“反射的”自旋流（来源于重金属的自旋霍尔效应，这本身是一个重要的研究方向）对输运性能的影响来表征磁性绝缘体的磁结构。

近年来，重金属/反铁磁绝缘体异质结中的AHE开始得到学术界的关注，文献和实验清楚地表明该AHE具有几个重要的、非平凡的共性：1、该AHE出现在高温区间（例如室温附近），低温减弱甚至消失（AHE是一种量子干涉输运现象，一般低温更强）；2、该AHE的矫顽场总为零，为类顺磁曲线；3、该AHE具有普适性：不依赖于重金属种类，反铁磁绝缘体种类和取向的选择；4、该AHE可能伴随“类拓扑霍尔效应”。

近日，伍亮博士与清华大学南策文院士、林元华教授，威斯康星大学麦迪逊分校胡嘉冕教授，中国科学院高能物理研究所张玉骏研究员等合作，在理解重金属/反铁磁绝缘体异质结中的AHE调控和机理方面取得了重要进展，工作以《Significant Unconventional AnomalousHall Effect in Heavy Metal/Antiferromagnetic Insulator Heterostructures》为题在线发表在《Advanced Science》（中科院双一区Top期刊，IF = 17.5)上。

该研究以Pt/NiO异质结为例，表明在热扰动和强自旋轨道耦合作用下，反铁磁体在奈尔温度附近诱导产生拓扑磁结构，该磁结构在外磁场作用下出现非补偿的拓扑数，反射源于重金属自旋霍尔效应的自旋流后，在重金属中导致AHE。由于反铁磁耦合在低温下非常强而难以形成拓扑磁结构，因此该AHE通常在低温很弱甚至消失。不施加外磁场时，反铁磁拓扑磁结构的拓扑数相互补偿抵消，导致了该AHE的矫顽场总是为零。以上效应不依赖于特定的材料，因此该AHE具有一定的普适性。最后，如果反铁磁材料中通过例如缺陷等产生稀（铁）磁结构，会贡献额外的AHE信号，因此形成双通道AHE效应，当两个信号异号时且矫顽场不同时，会诱导出“类拓扑霍尔效应”。

该论文实验设计、样品制备主要在昆明理工大学完成，输运性能表征由清华大学南策文院士和林元华教授团队完成，模拟计算由威斯康星大学麦迪逊分校胡嘉冕教授团队完成，X射线吸收谱得到了北京同步辐射装置和上海同步辐射光源的支持。我校伍亮博士，以及清华大学南策文院士，林元华教授为共同通讯作者。清华大学博士研究生梁宇晗，以及伍亮博士为共同第一作者。我校硕士研究生王杰参与了样品的制备和数据的分析。成果得到了国家自然科学基金项目（基础科学中心项目、青年项目）、云南省基础研究计划项目、美国国家科学基金会等的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202206203