华东师范大学袁翔课题组报道了Ta0.67V0.33Se2中的二维室温铁磁性。相关成果以“Signature of room-temperature two-dimensional ferromagnetism in Ta0.67V0.33Se2”为题在线发表于Physical Review B。
磁性二维材料是新维度拓扑物性的探索的一个重要领域。在二维材料中屏蔽效应被抑制，这使得通过各种机制外部控制磁性变得更加容易，包括使用应力、插层和电磁场等方法进行调控。迄今为止，在二维磁体中发现了许多有趣的物理现象，为多样化应用奠定了基础。这些现象包括在MnBi2Te4中观测到量子反常霍尔效应，以及基于CrI3或CrCl3中展现的非互易的磁声效应和二维自旋波。多种原型自旋电子器件也在实验上获得突破，为未来应用开辟了有希望的可能性。
在以往的研究中，二维铁磁材料的居里温度通常不高，这影响了对低维磁性的观测和调控。在本研究中，研究人员实现了二维室温范德瓦尔斯磁体Ta0.67V0.33Se2的合成，并发现其在块体和少层形式下均表现出室温铁磁性。Ta0.67V0.33Se2单晶通过化学气相输运制备，其化学组分、晶体结构、声子动力学分别通过能量色散X射线光谱、X射线光电子能谱进行表征、拉曼光谱得到探测。在约60 K时，霍尔符号的反转和纵向电阻的峰值暗示系统存在温度诱导的Lifshitz相变。块体的磁化测量也显示出在60 K附近的类似反常峰值，表明电性和磁性之间存在强耦合。磁化测量证明了系统存在室温下的长程磁序。进一步，在不同厚度样品的Nano-MOKE实验中，显著的回滞曲线，说明了不同厚度的Ta0.67V0.33Se2均存在室温铁磁性。
本工作得到了华东师范大学金庆原、张晓磊、沈昊、杨海波、史学亮、孙琳，复旦大学梅永丰、崔继斋、张成，西安交通大学张胜利、李颖等多位老师及团队的大力支持和帮助。该工作获得国家重点研发计划青年项目、上海市基础研究特区项目、国家自然科学基金等项目资助。袁翔为本文通讯作者，华东师范大学2024级博士生杜宇涵，2020级硕士生马原基为共同第一作者。
论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.110.184427