交错磁体是一类全新的磁性材料，结合了反铁磁材料的超快磁响应和铁磁材料的高效可读写性能。这一独特特性赋予其在磁存储和自旋电子学器件领域广阔的应用前景。自2021年，Smejkal等人基于自旋群对称性首次提出交错磁体的概念，并预测了d波、g波以及i波等理想材料体系后，相关研究迅速取得进展。通过角分辨光电子能谱（ARPES）、自旋分辨ARPES以及磁输运等技术，研究人员已在多种候选材料（如MnTe、MnTe₂和Mn₅Si₃）中观测到时间反演对称性破缺、反常霍尔效应及反对称自旋劈裂能带等关键特性，为交错磁体的物理图景注入了新内涵。
在众多候选材料中，CrSb因其高达700 K的Néel温度及费米能级附近预计约1 eV的自旋劈裂，被认为是开发高性能自旋电子学器件的理想平台。2024年11月13日，中国科学技术大学封东来、沈大伟和王义林教授团队，与上海科技大学郭艳峰研究员及上海光源刘正太副研究员合作，在CrSb的电子结构研究中取得最新进展。团队利用同步辐射ARPES技术，首次实验观测到CrSb费米能级附近显著的自旋劈裂能带，并系统绘制了其三维动量空间中的分布特性。这一成果以“Large band splitting in g-wave Altermagnet CrSb”为题，发表于国际顶级期刊《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.206401）。
图：交错磁体CrSb电子结构中自旋劈裂能带在动量空间中的分布及劈裂特征
研究团队利用高能量和高动量分辨率的同步辐射光源，同时在CrSb（0001）和（100）两种解理面上精确探测了自旋劈裂能带特性。通过与密度泛函理论（DFT）计算相结合，进一步明确了CrSb中g波对称性的自旋劈裂模式。实验结果与理论预测高度吻合，并首次测得CrSb在费米能级附近的自旋劈裂高达0.93 eV，创下交错磁体中最大自旋劈裂值的纪录。这一成果不仅验证了CrSb的优越自旋劈裂性能，也为下一代高性能自旋电子学器件的研发奠定了重要科学基础。
本研究的通讯作者包括沈大伟教授、郭艳峰研究员、王义林教授及刘正太副研究员；博士研究生丁建阳、博士后江志诚、博士研究生陈修华及陶咨成为共同第一作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、新基石科学基金及博新计划的资助。
