近期，強(qiáng)磁場(chǎng)中心張蕾研究員課題組劉威博士在二維磁性材料的磁各向異性和臨界行為研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究結(jié)果分別以Field-dependent anisotropic magnetic coupling in layered ferromagnetic Fe_3-xGeTe₂和Critical behavior of the single-crystalline van derWaals bonded ferromagnet Cr₂Ge₂Te₆為題，發(fā)表在美國(guó)物理學(xué)會(huì)雜志《物理評(píng)論B》上.

　　近年來(lái)，二維范德瓦爾斯磁性材料由于其獨(dú)特的物理性質(zhì)以及在自旋電子器件上潛在的應(yīng)用價(jià)值，受到廣泛的關(guān)注和大量的研究。在這類體系中探索本征二維鐵磁性，無(wú)論是對(duì)理解與揭示低維磁性機(jī)制，還是開(kāi)發(fā)下一代納米級(jí)自旋器件，都具有非常重要的意義。在這類材料中，Cr₂Ge₂Te_6，CrI3和Fe₃GeTe₂等二維材料在磁電以及磁光應(yīng)用方面具有極為優(yōu)異的性能，從而受到科研工作者的青睞。

　　研究人員針對(duì)二維鐵磁材料Fe_3-xGeTe₂和Cr₂Ge₂Te₆的磁性相變行為以及磁耦合機(jī)制，采用一系列方法展開(kāi)了系統(tǒng)的研究。Fe_3-xGeTe₂是一種巡游鐵磁材料，層間相互作用很弱而易剝離，通過(guò)控制Fe空位的濃度，其居里溫度T_C可以從140K調(diào)控到230K。此外，T_C還依賴于層數(shù)，通過(guò)離子門控制的方法可以調(diào)控到接近室溫。

　　除了接近室溫的居里溫度，強(qiáng)的磁各向異性也是一個(gè)重要的研究方向，其在磁存儲(chǔ)應(yīng)用方面具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。研究人員通過(guò)對(duì)其易軸和難軸的磁化曲線的測(cè)量、各向異性的磁熵變計(jì)算、以及臨界行為的分析，對(duì)Fe_3-xGeTe₂的磁各向異性性質(zhì)展開(kāi)研究。研究表明：當(dāng)磁場(chǎng)H平行于c軸時(shí)，其磁相互作用是短程的相互作用，符合三維海森堡行為；而當(dāng)H平行于ab面時(shí)，其磁耦合卻是長(zhǎng)程的鐵磁有序，其遵從平均場(chǎng)模型。這一研究結(jié)果揭示了Fe_3-xGeTe₂中的磁相互作用是依賴于外磁場(chǎng)的方向，類似的各向異性行為同樣發(fā)現(xiàn)在CrI₃和Cr₂Ge₂Te₆體系中。

　　此外，對(duì)Cr₂Ge₂Te₆的研究表明，Cr₂Ge₂Te₆中的磁相互作用為二維伊辛型的長(zhǎng)程磁有序，而正是其弱的磁各向異性能有效抵消熱漲落，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)程鐵磁序，與重整化群理論的預(yù)測(cè)的結(jié)果一致。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.104403；

　　　　     https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.214420。

　　1.2K溫度下Fe3-xGeTe2的磁化強(qiáng)度隨空間角度的變化