自旋电子学同时利用电子的电荷和自旋属性，具有非易失、速度快、密度高等诸多优点，被认为是“后摩尔时代”最具潜力的信息存储技术之一。近年来，具有超低功耗和超快速度的磁斯格明子等手性自旋结构在赛道逻辑存储或神经形态器件中显示了巨大的应用前景。然而，铁磁材料中斯格明子霍尔效应的存在会导致运动的斯格明子发生湮灭，严重阻碍了其实际应用。与铁磁体相比，反铁磁斯格明子的杂散场为零，并且不会产生斯格明子霍尔效应，是自旋电子器件的理想候选材料。但反铁磁斯格明子的实验验证非常困难，作为斯格明子重要标志的拓扑霍尔效应（THE）也一直缺乏在本征反铁磁中相关实验报道。
肖政昱博士（导师：许小红教授）和全志勇老师通过磁控溅射沉积法在热氧化的硅衬底上生长出垂直磁各向异性的亚铁磁Pt/CoTb/Ta多层膜，通过调控组分含量和测试温度，在补偿点处观察到反铁磁态THE。如图1所示，接近补偿温度时，CoTb呈现出亚铁磁态，此时反常霍尔效应（AHE）和THE共存；在补偿温度时，CoTb呈现出反铁磁态，此时只有THE信号。通过进一步测试和分析表明，体系中THE来源于界面Dzyaloshinskii-Moriya （D-M）相互作用，并不是两种不同符号AHE信号的叠加。本工作首次在金属多层膜体系中观察到界面D-M相互作用诱导的反铁磁态THE，展示出一种电读取反铁磁薄膜基异质结手性自旋结构的新方法。
相关成果以《Experimental observation of topological Hall effects in compensated ferrimagnet-heavy metal layered structure》为题发表在SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy, 64, 287511 (2021)。
全文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11433-021-1705-y
图1 (a)范德堡法测试示意图；(b) CoTb磁矩排列与温度关系；(c-e) Pt/CoTb/Ta中AHE和THE。
