近年來，一種被稱為交錯磁性的共線磁性引起了廣泛關注。這種磁性具有動量依賴的能帶和自旋分裂，但沒有凈磁化。尋找具有接近費米能級的大分裂的交錯磁性材料必然需要三維k空間映射。這對于自旋電子學應用和新興現象至關重要，但仍然具有挑戰性。

2025年2月7日，浙江大學劉洋、徐遠鋒、湖北師范大學張勇軍在國際知名期刊Nature Communications發表題為《Three-dimensional mapping of the altermagnetic spin splitting in CrSb》的研究論文，2020級博士生楊國威、Zhanghuan Li為論文共同第一作者，劉洋、徐遠鋒、張勇軍為論文共同通訊作者。

劉洋，浙江大學物理學院研究員。2004年本科畢業于中國科技大學。2010年在美國伊利諾伊大學香檳分校（UIUC）獲得博士學位，導師為Tai-chang Chiang。其后在美國阿貢國家實驗室的先進光源(Advanced Photon Source)從事硬X射線散射方面的研究。2014年在美國康奈爾大學進行氧化物薄膜的研究（導師為Darrell Schlom和Kyle Shen）。2015年在浙江大學工作，任百人計劃研究員（tenure-track)。2022年起任研究員（with tenure)。

劉洋主要從事凝聚態物理的實驗研究，利用薄膜生長、光電子能譜、同步輻射X射線等方法研究關聯和低維量子材料的物理性質與電子結構。

徐遠鋒，浙江大學物理學院研究員。1991年生，2013年本科畢業于重慶大學，2019年獲中科院物理所博士學位（導師：戴希、翁紅明）。2019-2022年先后在德國馬普所-微結構物理所?（合作導師：?B. Andrei Bernevig）、美國普林斯頓大學從事博士后研究（合作導師：?B. Andrei Bernevig），2022年加入浙江大學任百人計劃研究員、博士生導師。

徐遠鋒的研究興趣包括1.拓撲物態分類，拓撲材料中的量子幾何效應；2.量子材料中電子、自旋、聲子等多自由度耦合及其演生物態；3.強關聯電子體系的第一性原理計算方法。

張勇軍，湖北師范大學材料科學與工程學院副教授。2014年本科畢業于新疆大學，2020年獲得浙江大學博士學位，師從“教育部長江學者”袁輝球教授。2020年加入湖北師范大學。

張勇軍副教授主要從事磁性材料、超導材料、阻挫材料、拓撲材料等晶體材料的生長和極端條件下的物性研究。在量子相變、非常規超導等領域取得了一系列重要研究成果，在Nature、Physical Review Letters、PNAS、Science Bulletin、Physical Review B、JPCM等國際期刊上發表多篇學術論文。

在本文中，作者使用基于同步輻射的角度分辨光電子能譜（ARPES）、自旋分辨ARPES和模型計算，揭示了CrSb中接近費米能級的一個高達約1.0 eV的交錯磁性分裂。

作者通過系統的三維（3D）k空間映射驗證了其體塊型g波交錯磁性，明確揭示了交錯磁對稱性和相關的節點平面。自旋分辨的ARPES測量進一步驗證了費米能級附近分裂帶的自旋極化。

緊束縛模型分析表明，大的交錯磁分裂是由Sb離子介導的強第三近鄰躍遷引起的。金屬態CrSb的費米能級附近的大能隙/自旋分裂，以及其高居里溫度（高達705 K）和簡單的自旋構型，為探索基于交錯磁性的新興現象和自旋電子學應用鋪平了道路。

圖1：CrSb的自旋/晶格結構及樣品表征

圖2：CrSb中體態g波交錯磁性分裂的k_z依賴性

圖3：CrSb中g波交錯磁性的面內動量依賴性

圖4：自旋分辨ARPES驗證CrSb中能帶的自旋極化

圖5：CrSb中大交錯磁性分裂的起源?? ?? ?

綜上，本研究利用基于同步輻射的角度分辨光電子能譜（ARPES）、自旋分辨ARPES以及模型計算，揭示了CrSb中接近費米能級的高達約1.0 eV的大的交錯磁性分裂，并通過系統的3D動量空間（k空間）映射驗證了其體態的g波交錯磁性。

該研究不僅為理解交錯磁性材料的電子結構提供了直接的光譜學證據，還揭示了其獨特的自旋極化特性，這對于探索基于交錯磁性的新奇物理現象和自旋電子學應用具有重要意義。

CrSb的大能隙/自旋分裂特性，結合其高達705 K的居里溫度和簡單的自旋構型，為探索基于交錯磁性的新奇現象（如拓撲態、非常規超導性）和自旋電子學應用（如自旋注入、自旋閥等）提供了理想的材料平臺。

Yang, G., Li, Z., Yang, S.?et al.?Three-dimensional mapping of the altermagnetic spin splitting in CrSb.?Nat. Commun.,?(2025).