磁性外尔半金属Co2MnGa内禀-外禀双组分输运

       揭示反常霍尔效应的内禀与外禀机制来源，对磁性拓扑材料的器件化应用调控至关重要。磁性外尔半金属Co₂MnGa兼具高居里温度、巨大反常霍尔电导率与霍尔角，是研究横向输运行为的理想模型体系。但掺杂改性条件下，其本征贝里曲率与散射带来的外禀效应当如何演化、二者如何共同调控宏观输运响应，此前尚不明确。本工作以Fe、Ni掺杂的Co₂MnGa Heusler合金为研究对象，通过组分调控，系统解析了反常霍尔效应中本征、外禀两种贡献的演变规律，为拓扑Heusler合金的性能优化提供实验依据与物理思路。

本工作制备了系列多晶Co_2-xFe_xMnGa与Co_2-yNi_yMnGa样品，结合晶体结构、磁性、电输运测量与理论分析开展研究。研究发现Fe掺杂可有效抑制外禀散射贡献，在Co_1.8Fe_0.2MnGa中，2‑300 K全温区的反常霍尔电导率完全由能带贝里曲率主导的内禀机制贡献；而全部Ni掺杂样品的反常霍尔效应始终表现为内禀‑外禀双组分共同作用。实验证实反常霍尔角与纵向电导率满足具有极小值的双曲线关系，说明高霍尔角既可以在高电导的超洁净体系（Super clean region）实现，也能够在强无序的坏金属（Bad metal hopping region）区间获得。同时提出广义缺陷浓度决定外禀反常霍尔贡献的物理图像：少量缺陷可诱发非对称斜散射，提高外禀机制贡献；缺陷浓度过高则会缩短载流子寿命、压制外禀信号，如图1。此外，得益于弱各向异性与外尔费米子的高迁移特性，多晶Co₂MnGa可表现出接近单晶的输运性能，降低该材料器件化应用的门槛。

  _{该工作厘清了磁性外尔半金属中内禀、外禀输运组分的竞争演化机制，建立了基于掺杂、费米能级位置调控反常霍尔输运的材料设计策略。相关结论加深了对磁性拓扑体系横向输运的物理理解，对面向拓扑自旋电子学器件的哈斯勒合金材料开发具有实际指导意义。}

图1 (a)外禀反常霍尔电导率随广义缺陷浓度演化示意图；(b)杂质诱导非对称斜散射物理模型示意图。