近日，新葡的京集团35222vip夏钶教授团队在二维补偿半金属/范德华磁性异质结构自旋输运研究方面取得重要进展，相关成果以“Giant unusual anisotropic magnetoresistance enabled by hole-electron resonance in van der Waals heterostructures” 为题发表在Nature Communication上。
自旋输运是自旋电子器件的核心。传统自旋电子学研究主要建立在电子载流子主导输运的框架之上，而库仑相互作用与电荷积累往往对自旋传输效率构成重要限制。如何突破传统电子主导机制，实现高效且可调控的自旋输运，一直是该领域的重要问题。
二维WTe₂作为典型的空穴-电子补偿半金属，其电子带与空穴带在费米能级附近共存，并在动量空间呈高度对称分布，为探索突破传统库仑约束的自旋输运机制提供了理想平台。基于此，研究团队构建了WTe₂/Fe₃GaTe₂范德华异质结构器件，并通过角度依赖和温度依赖磁输运实验系统研究了空穴-电子共振对非传统各向异性磁阻（UAMR）和横向输运的影响。
研究发现，在低温空穴-电子共振温区，WTe₂/Fe₃GaTe₂异质结的UAMR显著增强，最大可达288.78%，远高于单层WTe₂与Fe₃GaTe₂体贡献的简单叠加结果。角度依赖测量表明，UAMR的异常特性与Fe₃GaTe₂层磁化方向密切相关，显示出磁矩与空穴-电子补偿界面之间的强相互作用。同时，横向输运表现出关于ab面的手性和对称性破缺，这与WTe₂中高度各向异性的自旋轨道耦合以及异质结的C₃v点群对称性密切相关。温度演化进一步表明，UAMR增强区间对应电子与空穴密度接近平衡的温度区间，偏离补偿状态时，UAMR迅速回落至传统磁性异质结水平。该研究不仅揭示了空穴-电子补偿态与磁性界面耦合产生的大幅UAMR及手性横向输运机制，也为基于补偿半金属的新型自旋电子器件设计提供了重要物理依据。
本文第一作者为新葡的京集团35222vip陈倩博士后，夏钶教授和天津工业大学姜勇教授、贾志研副教授为共同通讯作者，新葡的京集团35222vip为第一单位。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省优秀博士后科研资助计划以及天津市重点研发计划的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-68438-9
供稿：陈倩
审核：苗霖