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北京大学叶堉团队J. Am. Chem. Soc.: 范德华堆垛工程控制CrBr3的二维磁性

时间：2024-01-03 来源： 浏览：

北京大学叶堉团队J. Am. Chem. Soc.: 范德华堆垛工程控制CrBr3的二维磁性

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2023年12月14日，J. Am. Chem. Soc.在线发表了北京大学叶堉长聘副教授、华南师范大学陈祖信副研究员和北京理工大学徐晓龙准聘教授 课题组的研究论文，题目为《 Controlling the 2D Magnetism of Cr B r 3 by van der Waals Stacking Engineering 》。

二维磁序的控制对于促进未来用于低功率和高速自旋电子器件的二维磁体具有重要意义。范德华堆垛工程通过层间磁耦合实现了可控 磁性 。然而，在原子尺度上直接 检测 伴随磁序转变的堆垛顺序变化，以及制备具有可控磁序的器件 级二维磁体 仍然是难以捉摸的。

在此研究中，作者展示了通过 热辅助应变工程有效控 制剥离CrB r 3 中的 层间堆垛 。通过磁圆二色性测量 实现了 稳定的 层间 铁磁（FM）、反铁磁（AFM）和FM-AFM共存基态 。结合第一性原理计算，原子分辨成像技术明确揭示了Cr B r 3 薄片中磁序与层间堆垛顺序之间的关联性。 在FM和AFM态的混合相中获得了可调的交换偏置效应 。这项研究工作将通过控制二维磁体的堆垛顺序来引入新的磁性，为其在自旋电子器件中的应用提供充足的机会。

图1 体相 Cr B r 3 晶体的结构相变

图2 剥离 Cr B r 3 薄片的磁性

图3 FM、AFM和混合相Cr B r 3 的STEM表征和相应模拟

图4 混合相Cr B r 3 在2 K下的交换偏置效应

【 论文链接 】
Yang, S., Xu, X., Han, B. et al. Controlling the 2D Magnetism of Cr B r 3 by van der Waals Stacking Engineering . J. Am. Chem. Soc . , 2023 , 145, 28184–28190. https://doi.org/10.1021/jacs.3c10777

【其他相关文献】

[1] Huang, B., Clark, G., Klein, D.R. et al. Electrical control of 2D magnetism in bilayer CrI 3 . Nat. Nanotechnol ., 2018 , 13, 544–548. https://doi.org/10.1038/s41565-018-0121-3
[2] Jiang, S., Shan, J. & Mak, K.F. Electric-field switching of two-dimensional van der Waals magnets.  Nat. Mater .,  2018 , 17, 406–410. https://doi.org/10.1038/s41563-018-0040-6
[3] Song, T., Fei, Z., Yankowitz, M. et al. Switching 2D magnetic states via pressure tuning of layer stacking.  Nat. Mater. ,  2019 , 18, 1298–1302. https://doi.org/10.1038/s41563-019-0505-2
[4]  Li, T., Jiang, S., Sivadas, N. et al. Pressure-controlled interlayer magnetism in atomically thin Cr I 3 . Nat. Mater ., 2019 , 18, 1303–1308. https://doi.org/10.1038/s41563-019-0506-1
[5]  Xu, Y., Ray, A., Shao, YT. et al. Coexisting ferromagnetic–antiferromagnetic state in twisted bilayer Cr I 3 . Nat. Nanotechnol ., 2022 , 17, 143–147. https://doi.org/10.1038/s41565-021-01014-y
[6]  Yao, F., Multian, V., Wang, Z. et al. Multiple antiferromagnetic phases and magnetic anisotropy in exfoliated CrBr 3 multilayers. Nat. Commun ., 2023 , 14, 4969. https://doi.org/10.1038/s41467-023-40723-x
瑞士日内瓦大学Nat. Commun.: CrBr3多层中的多重反铁磁相和磁各向异性
普渡大学Nat. Electron.: 转角双重双层CrI3中的可调莫尔磁性
(纯计算)韩国基础科学研究所Nano Lett.: 转角双层CrI3中的拓扑非中心对称磁性
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