科學家發現二維材料中的本徵鐵磁性

勞倫斯伯克利國家實驗室證明由范德華力結合在一起的多層二維材料能夠表現出內在的鐵磁性。不僅如此，研究團隊還能夠對材料的鐵磁性進行控制。該發現可能對包括磁性感測器在內的應用以及自旋電子器件的開發產生影響。研究者認為，這可能開創了一個新的研究領域。

研究者使用了一種名為鉻鍺碲化物（Cr2Ge2Te6）的二維硫屬化合物材料，並利用磁光克爾效應觀察到了該材料中的鐵磁特性。與之前二維材料中發現的磁性不同，過去研究人員是利用材料缺陷、成分，或者基於鄰近效應引發二維材料的磁性，而且這種磁性往往只在局部出現，或者是非本徵的。而本次的研究發現的不同之處在於，Cr2Ge2Te6二維材料中發現的是本徵長程鐵磁有序狀態。研究人員還利用微小磁場（小於0.3 T），首次實現了對材料的臨界轉變溫度（居里溫度）的調控。這一點與三維塊體材料中居里溫度對磁場不敏感的情況相反。研究人員還發現小的外加磁場引起的各向異性遠高於零磁場狀態下的磁晶各向異性，開放更大的自旋波激發間隙。利用重整化的自旋波理論對所觀察到的現象進行分析，研究人員推斷在二維鐵磁分子晶體中，轉變溫度與磁場間的關係是其本徵的特異性。Cr2Ge2Te6是一種近於理想的二維Heisenberg鐵磁體，因而對於研究根本的自旋行為、打開新領域的研究如超集成型自旋電子設備有著很大的意義。

相關研究工作發表在Nature（文章標題：Discoveryof intrinsic ferromagnetism in two-dimensional van der Waals crystals）。

資料來源：

Discovery ofintrinsic ferromagnetism in two-dimensional van der Waals crystals

https://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature22060.html

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