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研究人员发现由相关2D材料中的缺陷引起的铁磁性

6 人参与  2021年10月26日 14:45  分类 : 纳米技术  评论

中国科学院刘佳 无花果

一个

Ni1-xCoxPS3(0≤x)的结构表征 教授领导的研究小组发现了含有硫空位的多层范德华(vdW)磁性Ni1-xCoxPS3纳米片的低温弱铁磁基态

中国科学院国家纳米科学技术中心(NCNST)的何军教授与

威斯康星大学的晋松

这部作品在科学进展出版

过渡金属磷三氯化物(MPX3,X= S或Se;M =锰、铁、钴、镍等

),作为二维(2D) vdW磁性材料的代表,在超导、光电子学和催化等领域得到了广泛的关注

特别是,由于内在的强电荷-自旋关联效应,NiPS3显示出有趣的量子特性

它是一种反铁磁材料,模型哈密顿量为XXZ型

在这项研究中,研究人员发现化学合成的Ni1-xCoxPS3纳米片存在晶体缺陷

e

硫空位(Sv)可以抑制NiPS3中的强层内反铁磁交换相互作用(JBOY3乐队),并且在合成过程中Co取代降低了Sv的形成能

此外,他们发现Ni1-xCoxPS3纳米片的转化合成过程对于促进Sv的形成是必要的

Sv在化学气相传输生长单晶中似乎没有足够的数量

Ni1-xCoxPS3纳米片中Sv的存在导致了长程原子力显微镜关联的抑制,而其他竞争性铁磁交换相互作用在低温下占主导地位,产生了磁抑制系统

因此,调节这种缺陷介导的铁磁状态所需的磁场(几千奥斯特),使得这些纳米片对自旋电子学应用更具吸引力

理论上,在关联NiPS3中,半填充的Ni eg轨道与半填充的S3轨道耦合,通过超交换相互作用介导相邻Ni位置之间的电子箍缩

由于负电荷转移能量,S配体将一个电子转移到半填充的eg Ni 3d轨道,形成d9L基态,即负电荷转移(NCT)态

NCT态在反铁磁排列的相邻镍原子之间也占主导地位

在这种情况下,Sv的存在可能会影响电子关联,进而调整关联NiPS3中的磁排序

这些发现为2D vdW磁体中通过缺陷工程控制竞争相关态和磁有序提供了一条探索较少的途径

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