穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置(SHMFF)用戶中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)閆文盛課題組與中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強磁場科學(xué)中心盛志高課題組合作，利用SHMFF所屬超導(dǎo)磁體SM1及超快光學(xué)等技術(shù)系統(tǒng)研究了二維N el型反鐵磁VPS₃中的相干激子-磁子耦合效應(yīng)。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際材料學(xué)頂刊Advanced Materials。

　　二維范德華(vdW)反鐵磁材料由于具有太赫茲共振、多維磁序態(tài)和超快自旋動力學(xué)等特征而受到廣泛關(guān)注，近年來在自旋-軌道糾纏激子態(tài)和電子自旋轉(zhuǎn)矩等領(lǐng)域的研究中取得了的重要進展。然而，由于反鐵磁缺乏凈磁化強度以及外磁場響應(yīng)能力，準(zhǔn)確識別它們的磁結(jié)構(gòu)、進而深入理解其反鐵磁衍生效應(yīng)仍然是一個嚴(yán)酷挑戰(zhàn)，這極大地限制了二維反鐵磁的基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用。

　　為了探究二維反鐵磁材料的磁構(gòu)型及其衍生效應(yīng)，研究團隊利用SHMFF的非線性二次諧波（SHG）和拉曼（Raman）光譜技術(shù)研究了層狀反鐵磁單晶VPS₃，揭示了具有面外各向異性的二維反鐵磁體VPS₃中的N el型反鐵磁序，發(fā)現(xiàn)這種長程反鐵磁序在超薄極限下仍然存在。隨后，團隊首次在單層WSe₂/VPS₃異質(zhì)結(jié)中檢測到了N el型反鐵磁序誘導(dǎo)的強層間激子-磁子耦合(EMC)及其所產(chǎn)生的增強激子態(tài)。這一研究成果不僅在國際上首次用實驗方法證實了VPS₃的精細磁結(jié)構(gòu)，而且發(fā)現(xiàn)了基于此構(gòu)型誘發(fā)的強激子-磁子耦合行為。這為二維反鐵磁材料的研究提供了新的光學(xué)途徑，并促進了它們在磁-光和光-自旋電子器件中的潛在應(yīng)用。

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)閆文盛教授、段恒利博士后和強磁場中心盛志高研究員為本文的共同通訊作者。強磁場中心張冉冉副研究員，瑞典隆德大學(xué)MAX IV實驗室Alexei A. Zakharov教授等共同參與此項課題研究。

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202300247 

圖1（a）溫度依賴的SHG圖形，（b）提取的SHG強度擬合，（c）解理的VPS₃光學(xué)照片，（d-f）不同厚度VPS₃樣品的SHG圖形。