2023年，重慶大學物理學院柴一晟團隊、重慶大學量子材料與器件研究中心孫陽團隊在Physical Review上發表了一篇題為”Observation of enhanced ferromagnetic spin-spin correlations at a triple point in quasi-two-dimensional magnets”的文章，該研究通過一種敏感的復合磁電方法，對準二維鐵磁Cr2Ge2Te6和Cr2Si2Te6以及反鐵磁MnBi2Te4的磁場-溫度相圖和自旋-自旋相關性進行了研究和比較。Cr2Ge2Te6和Cr2Si2Te6的相圖表明，對于 H║c軸和ab平面構型，在居里溫度附近存在一個三相共存的三重點。相反，在MnBi2Te4中，僅在H║c軸構型下發現存在一個三相共存的三重點。在和的三重點附近觀察到磁電信號的異常增強，表明在這一點上鐵磁自旋-自旋相關性顯著增強。然而，對于MnBi2Te4，在Néel溫度以上找不到短程自旋-自旋相關性。

樣品 & 測試

MBT、CST 和 CGT 的單晶通過助熔劑法生長，CST 和 CGT 晶體的質量通過 X 射線衍射檢測。磁致伸縮通過使用電容橋 (AH2550A, Andeen-Hagerling, Inc.) 的膨脹計檢測。溫度和磁場環境由9 T Dynacool 系統 (Quantum Design公司) 提供。在復合磁電方法中，CST、CGT 和 MBT 作為磁致伸縮相粘貼到 0.2 毫米厚的壓電層上(見圖b)，壓電層為0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)[001]方向切割的單晶。Ag環氧 (H20E, Epoxy Technology Inc.) 作為電極和應變介質。在電測量之前，PMN-PT 在 550 kV/m 的電場下進行了電極化。ME層合板的電信號 (其中和分別表示同相和反相信號) 由賽恩科儀鎖相放大器 (OE1022)和商用樣品棒 (MultiField Tech.) 測量。由 Helmholtz 線圈產生的交流磁場為Hac = 1 Oe。

總結

該研究采用了敏感的復合磁電方法，對二維鐵磁Cr2Ge2Te6和Cr2Si2Te6以及反鐵MnBi2Te4的磁場-溫度相圖和自旋-自旋相關性進行了全面的實驗研究。磁電信號在鐵磁和自旋翻轉轉變附近得到了顯著增強。該研究還構建了這三種化合物的相圖，發現Cr2Ge2Te6和Cr2Si2Te6的相圖中，存在一個在居里溫度附近三相共存的三重點。相比之下，在MnBi2Te4中只有沿軸 H║c的磁場存在一個三重或臨界點。最重要的是，該研究觀察到在Cr2Ge2Te6和Cr2Si2Te6的三重點附件存在異常增強的磁電電壓，這表明在該點附近存在明顯增強的鐵磁自旋相關。然而，在的Néel溫度以上找不到短程自旋-自旋相關性。

審核編輯 黃宇