Two-dimensional Ferromagnetic van der Waals CrX3 (X=Cl, Br, I) Monolayers with Enhanced Anisotropy and Curie Temperature
在最近广泛研究的范德瓦尔斯层状磁体CrX_3（X=Cl，Br，I）中，CrCl_3单层（ML）特别令人困惑，因为它仅由实验表明具有面内磁易磁化轴，而且，所有以前的第一性原理计算结果都与此相矛盾。通过系统的第一性原理计算，揭示了CrCl 3 ML的面内易磁化轴是由其面内形状各向异性决定的.为了将CrCl3 ML的面内铁磁性调整为所需的垂直铁磁性，我们提出用等价钨（W）取代Cr。发现CrWCl_6具有很强的垂直磁各向异性，居里温度高达76 K。我们的工作不仅提供了深入了解范德华ML的二维铁磁性，但也揭示了新的光工程纳米器件的性能。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Studying the evolution of exchange and dipolar interactions and spin correlation in vdW magnet CrCl3 across magnetic phases
Wichita State University（威奇托州立大学）
本研究通过多频磁共振揭示CrCl3中交换相互作用随温度指数演化、偶极相互作用恒定，并观测到半场共振，表明高温下存在短程自旋关联。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contrasting structural reversibility and magnetic correlations in isostructural honeycomb magnets CrCl$_3$ and $α$-RuCl$_3$
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究通过中子单晶衍射对比CrCl$_3$和$α$-RuCl$_3$的结构与磁性行为，发现结构和磁性响应差异源于层间滑动能与电子结构的相互作用。
2026-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant thermal magnetoconductivity in CrCl$_3$ and a general model for spin-phonon scattering
绝缘量子磁体处于量子物质基础研究和日益应用的自旋电子学领域技术开发的最前沿。在这种情况下，磁热输运是一个特别敏感的探针的基本自旋和奇异的拓扑激发在非常规磁性绝缘体。然而，磁对热传导的贡献总是与晶格贡献交织在一起，因此自旋-声子耦合在决定自旋和热输运性质方面的问题在涌现拓扑磁系统中变得更加重要。在这里，我们报告的观察到的导热系数的增强，发生在所有相关的温度下，在层状蜂窝材料氯化铬$_3$在施加磁场的存在下。在低温和小磁场下，远离磁有序相，没有相干自旋对热传导的贡献，因此该效应必须由由于磁场波动引起的声子热导率的强烈抑制引起，磁场波动又被场抑制。我们建立了一个经验模型的热导率的CrCl $_3$内的形式主义假设一个独立确定的自旋翻转过程的数量和效率的声子散射事件，他们调解。通过提取内禀声子热导率，我们得到了在所有领域和温度下的定量描述，并证明了散射效率是完全独立的字段。在这种方式中，我们使用氯化铬$_3$作为一个模型系统，以了解自旋和声子激发的热输运的上下文中的相互作用。我们预计，我们介绍的完全通用的框架将有广泛的影响磁量子材料中的传输现象的解释。
2019-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic magnetocaloric effect and critical behavior in CrCl$_3$
本文报道了范德瓦耳斯晶体CrCl $_3$的各向异性磁热效应和磁临界行为。当与CrI $_{3}$或CrBr $_{3}$相比时，磁场变化为5 T的最大磁熵变$-ΔS_M^{max} \sim 14.6$ J kg $^{-1}$ K $^{-1}$和$T_c$附近的相对冷却功率$RCP \sim 340.3$ J kg $^{-1}$大得多。重新标度的$ΔS_M(T,H)$曲线塌陷到通用曲线上，证实了二级铁磁转变。进一步对$T_c$的临界行为分析表明，当$T_c$ = 19.4（2）K时，临界指数$β$ = 0.28（1）;当$T_c$ = 18.95（8）K时，临界指数$γ$ = 0.89（1）;当$T_c$ = 19 K时，临界指数$δ$ = 4.6（1），与理论三临界平均场模型的临界指数接近。
2020-07-14 cond-mat.mtrl-sci
On the Ferrimagnetic State of CrCl$_2$(pyz)$_2$
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Sino-Danish College (SDC), University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院-丹麦联合学院）
本文通过Hubbard模型研究CrCl₂(pyz)₂的磁性特性，发现其基态由pyz位点的局域电子与Cr位点的局域自旋反铁磁耦合主导，预测了磁矩和Cr-Cr耦合强度，为设计具有定制磁性性质的金属有机化合物提供理论指导。
2024-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant exciton binding energy in bulk CrCl3
XPANCEO；Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高等研究中心）；Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences（中国科学院福建物质结构研究所）；Quantum Science Center of Guangdong–Hong Kong–Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））；University of Manchester（曼彻斯特大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
研究发现CrCl3中巨量激子结合能，揭示层状结构与激子性质的关联。
2025-12-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Physical Vapor Transport Growth of Antiferromagnetic CrCl$_3$ Flakes Down to Monolayer Thickness
范德华磁体CrX $_3$（X = I、Br和Cl）具有高度可调的磁性，是开发新型二维磁性器件如磁性隧道结和自旋隧道晶体管的理想候选材料。CrCl $_3$的先前研究主要集中于机械剥离的样品。高质量原子级薄片的受控合成对于它们的技术实现是至关重要的，但迄今为止尚未实现。在这里，我们报告的增长大氯化铬$_3$薄片与明确的小平面下降到单层厚度（~0.6 nm）通过物理气相传输技术。已经获得了具有良好定义的刻面的孤立薄片和具有超过60 $μ$ m的三层部分的长条纹样品。高分辨率透射电子显微镜研究表明，氯化铬$_3$薄片是单晶的单斜结构，与拉曼光谱的结果一致。CrCl $_3$薄片的室温稳定性随着厚度的减小而降低。石墨/CrCl $_3$ /石墨隧道结的隧穿磁电阻证实了少层CrCl $_3$具有面内磁各向异性，Néel温度为17 K。我们的研究为开发基于CrCl $_3$的可扩展二维自旋电子学应用铺平了道路。
2022-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction Driven Topological Phase Transition in Monolayer CrCl$_2$(pyrazine)$_2$
二维费米能级的二次带交叉点（QBCP）在电子-电子相互作用下是不稳定的。可能的相互作用驱动态包括量子反常霍尔（QAH）态和各种有序态。在本工作中，由于发现了铁磁范德华层状金属有机骨架CrCl $_2$（吡嗪）$_2$，我们从理论上提出，单层的CrCl $_2$（吡嗪）$_2$可以实现一个或一些基于$C_4$对称性保护的QBCP的相互作用驱动态。通过在该体系中引入短程密度-密度型排斥相互作用，得到了不同相互作用范围和强度下的相图。奇异相包括表现QAH效应的交错手征通量态、格位非对称绝缘体和格位非对称Dirac半金属态。QAH态对破坏QBCP的扰动是鲁棒的，但它会随着温度的升高而减弱。通过改变过渡金属元素的含量，可以调节金属有机骨架的结构，从而改善这种相互作用诱导的QAH态的能隙大小和稳定性。
2022-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Role of stacking defects on the magnetic behavior of CrCl$_3$
本研究通过测量不同晶体质量的CrCl$_3$样品，发现M型层堆叠缺陷会导致低温磁化异常，并指出该异常源于混合层间磁耦合环境中的少数层磁畴。
2024-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Light Induced Electron Spin Resonance Properties of van der Waals CrX3 (X = Cl, I) Crystals
层状范德瓦尔斯（vdW）磁体的研究进展迅速，由于令人兴奋的基础科学和潜在的应用。在块体晶体形式中，CrCl 3是具有低于17 K的面内铁磁有序的vdW反铁磁体，CrI 3是低于61 K的vdW铁磁体。在这里，我们报告的电子自旋共振（ESR）性能的CrCl 3和CrI 3单晶在可见光范围内的光激发。我们注意到光照后ESR谱发生了显著变化。在CrCl_3的情况下，在10 K下，ESR信号从g = 1.492（暗）移动到1.661（亮），线宽从376增加到506 Oe，信号强度降低了1.5倍。最有趣的是，当光循环开/关时，观察到的信号强度变化是可逆的。我们观察到几乎没有变化的ESR光谱参数在顺磁相（>20 K）照射后。CrI 3光激发后，ESR信号强度降低了1.9倍，g值从1.956增加到1.990，线宽从1170增加到1260 Oe（60 K）。这些发现进行了讨论，考虑到趋肤深度，缓慢的弛豫机制和外观的低对称性领域在光生Cr 2 + Jahn-Teller中心。这种增加的g值作为光生Cr 2+离子的结果进一步支持我们的多体波函数计算。这项工作有可能扩展到单层vdWs磁体结合ESR光谱与光激发和检测。
2020-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Properties and dynamics of meron topological spin textures in the two-dimensional magnet CrCl3
Merons是一种非平凡的拓扑自旋纹理，与固态物理中的许多现象密切相关。尽管它们的重要性，直接观察这种涡旋准粒子是稀缺的，并已被限制在少数复杂的材料。在这里，我们显示了最近发现的二维（2D）CrCl 3在零磁场的出现的重子和反重子。我们展示了它们从对的产生，它们在亚稳畴壁上的扩散，以及导致大磁单畴的碰撞的整个演化过程。这两种准粒子在冷却过程中自发地稳定在发生面内磁挫折的区域。它们的动力学是由强的面内偶极相互作用和弱的面外磁各向异性之间的相互作用决定的，所述面外磁各向异性稳定了8-10 nm半径内的涡核。我们的研究结果推动了边界，目前已知的非平凡的自旋结构在二维磁体和开放令人兴奋的机会，通过拓扑准粒子控制磁畴。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-driven switching of magnetism in layered CrCl3
具有可控磁性的层状过渡金属化合物为制备高性能磁电和自旋电子器件提供了许多诱人的机会。其电子和磁性的调谐通常限于层厚度的改变、静电掺杂以及电场和磁场的控制。然而，很少利用压力作为控制参数来定制它们的磁电性能。在这里，我们报告了一个独特的压力驱动的同构相变在层状氯化铬伴随着同时切换的磁性从铁磁到反铁磁秩序。我们的实验，结合从头计算，表明这样的磁性转变阻碍了压力下的带隙崩溃，导致异常的超导体到半导体的转变。我们的研究结果不仅揭示了高电位的氯化铬在电子和自旋电子学应用环境和极端条件下，但也建立了探索不寻常的相变层状过渡金属化合物的基础。
2019-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Controllable dimensionality conversion between 1D and 2D CrCl3 magnetic nanostructures
本研究在范德华超导体NbSe2表面制备出单胞宽度的1D CrCl3原子线及其阵列，揭示其反铁磁大带隙半导体特性与相形成机制，实现了1D与2D CrCl3相之间的可控维度转换。
2023-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure evolution in the van der Waals transition metal trihalides
大多数过渡金属三卤化物是二晶型的。代表性的铬基三元组CrCl 3、CrBr 3、CrI 3的特征在于低温相采用三方BiI 3型，而高温相的结构为AlCl 3型（C2/m）的单斜晶。两个晶相之间的结构转变是一级类型的大的热滞后在CrCl 3和CrI 3。我们研究了晶体结构和结构相变的钒基同行VCl 3，VBr 3，和VI 3通过测量比热，磁化强度，和X射线衍射作为温度的函数，并观察到相反的情况。在这些情况下，高温相具有较高的对称性，而低温结构显示出较低的对称性。它们之间的结构相变没有表现出可测量的滞后，与CrX 3相反。可能的关系的演变比C/A的晶胞参数，晶体结构的类型，和性质的V和Cr的三卤化物的结构转变进行了讨论。
2022-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Control of magnetic states and spin interactions in bilayer CrCl$_{3}$ with strain and electric fields: an ab initio study
本研究基于 ab initio DFT 证明，通过机械应变和电场可有效控制双层 CrCl$_{3}$ 的磁性基态、单轴磁各向异性及 Dzyaloshinskii-Moriya 矢量，为二维量子自旋电子学和磁子学应用提供了潜在候选材料。
2023-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phonons and phase symmetries in bulk $CrCl_3$ from scattering measurements and theory
声子衍生行为是过渡金属三卤化物中新现象的重要指标，包括自旋液体行为，二维磁性和自旋-晶格耦合。然而，声子和它们对自旋结构和激发的依赖性还没有得到充分的探索。在这项工作中，我们探测和批判性地研究散装$CrCl_3$的振动特性，使用非弹性中子散射和密度泛函理论。我们表明，磁和范德华相互作用是必不可少的描述结构和声子在$CrCl_3$，然而，具体的自旋配置是不重要的。这为理解由动态自旋-晶格耦合控制的热输运测量提供了背景。更重要的是，我们引入了一种有效的动态方法，利用平移对称性在大型传统的单位细胞，产生的见解声子色散，相互作用，和测量光谱的量子相位干涉条件。这项工作开辟了新的途径，了解声子在层状磁体，更普遍地在传统的细胞几何形状的各种材料。
2022-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magnetic order tuning of excitons in the magnetic semiconductor CrCl$_3$ through strain
研究单层CrCl3中激子振子强度对磁序的依赖，通过Bethe-Salpeter方程计算应变诱导磁序从铁磁到反铁磁转变时激子响应的变化，发现激子空间局域性突变导致峰位移和振子强度改变，提出应变可作为光学响应的二元开关。
2025-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnon dispersion and spin transport in CrCl$_3$ bilayers under different strain-induced magnetic states
该研究通过原子自旋动力学模拟，探究不同应变下CrCl$_3$双层膜的磁振子特性与自旋输运，发现应变可调控带隙、临界温度和扩散长度，并揭示不同磁态下自旋输运的差异。
2024-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization of photoluminescence by optically driven orbital reconstruction in magnetically ordered CrCl3
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Johannes Gutenberg-University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）
研究通过极化分辨光致发光光谱和密度泛函理论计算，探究块状绝缘反铁磁CrCl3中受激Cr3+离子，发现光致发光极化与CrCl3磁态有关，为Cr3+离子激发态电子结构提供见解。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
In situ growth and magnetic characterization of Cr Chloride monolayers
本文原位制备并表征 Au(111)、Ni(111) 及石墨烯钝化 Ni(111) 上的氯化铬单层，揭示衬底化学性质对 CrCl$_3$/CrCl$_2$ 形成及磁耦合行为的调控。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Magnetization by Defect-Assisted Exciton Recombination in Atomically Thin CrCl$_3$
本研究利用金刚石氮-空位中心量子传感结合激子泵浦，发现缺陷辅助俄歇复合可增强原子级薄CrCl₃的面内磁化，验证了缺陷工程调控二维磁体磁性的可行性，开辟了光致瞬态磁性研究新平台。
2024-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré-driven multiferroic order in twisted CrCl$_3$, CrBr$_3$ and CrI$_3$ bilayers
本文通过自旋模型与从头计算揭示扭曲三卤化铬双层中由莫尔图案驱动的多铁序，发现CrBr$_3$双层多铁序最强，并展示强磁电耦合可电控磁斯格明子。
2023-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric-Field-Tunable Luttinger compensated antiferromagnetism in double CrCl2 chains
本研究通过第一性原理计算，证明电场可将反铁磁CrCl2双链转化为一维卢廷格补偿反铁磁体，并利用界面电荷转移实现高效调控，为纳米自旋电子学提供新设计思路。
2025-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Layer-dependent mechanical properties and enhanced plasticity in the van der Waals chromium trihalide magnets
磁性材料的力学性能对磁弹性理论的发展和磁应变调制器件的优化设计具有重要意义。特别是，二维（2D）磁体有望将这些概念扩展到低维物理和磁共振器件领域。然而，迄今为止还没有对三卤化铬的原型2D磁体家族的固有机械性能进行实验研究。在这里，我们报告的室温层依赖于原子薄的CrI3和CrCl3的机械性能，发现双层的CrI3和CrCl3的杨氏模量为62.1 GPa和43.4 GPa，最高持续应变为6.09%和6.49%，断裂强度分别为3.6 GPa和2.2 GPa。两种材料的弹性和强度都随着厚度的增加而降低，这归因于弱的层间相互作用，使得层间在低水平的施加载荷下滑动。在几层三卤化铬晶体中观察到的机械性能提供了这些材料具有出色塑性的证据，这在它们的大块对应物中得到了定性证明。本研究将有助于范德瓦耳斯磁性材料的各种应用，特别是在磁致伸缩和柔性器件中的应用。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Contrasting magnetic anisotropy in CrCl3 and CrBr3: A first-principles study
Henan University（河南大学）；Hanyang University（汉阳大学）；Henan Academy of Sciences（河南省科学院）
本研究通过第一性原理计算揭示CrCl3和CrBr3中磁各向异性的差异源于卤素p轨道的空间分布、SOC强度及杂化差异。
2025-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Skyrmions in van der Waals centrosymmetric materials with Dzyaloshinskii-Moriya interactions
本文通过第一性原理计算和蒙特卡洛模拟，研究了中心对称范德华材料MX3中由DMI诱导的纳米级斯格明子，并发现不同材料可呈现不同螺旋性，有望用于高密度磁存储。
2022-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic origin of ferromagnetism in trihalides CrCl$_3$ and CrI$_3$
基于密度泛函理论结合原子间交换作用的真实模拟方法，研究了CrCl $_3$和CrI $_3$中铁磁（FM）交换耦合的微观起源、共同点和差异.我们进行了比较研究的基础上的赝势和线性muffin-tin轨道方法处理的电子交换和相关的影响，在GGA和LSDA，分别。利用常规能带结构计算的结果，在局域Wannier函数的基础上，建立了描述磁性Cr $3d$和配体$p$能带行为的最小紧束缚模型，并计算了有效交换耦合使用四种不同技术在两个Cr子晶格之间进行（$J_{\rm eff}$）：（i）Cr位上LSDA（GGA）势的无穷小自旋旋转的二阶格林函数微扰理论;（ii）磁力定理的实施，以便在局域基础上处理Cr和配体自旋;（iii）在自洽线性响应理论框架内处理的外场约束总能量计算。我们认为，配位态在三卤化铬的铁磁性中起着至关重要的作用，尽管它们对$J_{\rm eff}$的贡献强烈依赖于附加的假设，这些假设可以追溯到绝热自旋动力学的基本原理。特别是，通过忽略配体自旋的格林函数方法，$J_{\rm eff}$可以很容易地成为反铁磁，而通过将它们视为本地化，可以严重高估FM耦合。最好考虑的方法是基于约束方法，其中允许配体状态响应于由外部场控制的Cr自旋的每个瞬时重新取向而松弛。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Meron-Like Topological Spin Defects in Monolayer CrCl3
低维磁性系统中的非共线自旋织构由于其独特的性质和广泛的应用前景而受到人们的关注。然而，拓扑自旋态的物质实现仍然有限。采用第一性原理和蒙特卡罗模拟，我们建议，单层铬铬（CrCl 3）可以是一个很有前途的候选人观察涡旋/反涡旋型拓扑缺陷，所谓的merons。涡和反涡的数量被发现是相同的，保持一个整体的整数拓扑单元。通过外部磁场的扰动，我们显示了这些介子对的鲁棒性，并揭示了丰富的相空间来调整铁磁有序和类介子缺陷之间的杂交。在外部磁场下的拓扑激发的签名也提供了重要的信息，实验的理由。我们的研究预测，具有弱自旋轨道耦合的二维磁体可以是一个有前途的家庭，实现meron类自旋织构。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Gigahertz frequency antiferromagnetic resonance and strong magnon-magnon coupling in the layered crystal CrCl3
我们报告宽带微波吸收光谱的层状反铁磁体CrCl 3。我们观察到一个丰富的结构所产生的准二维反铁磁动力学的共振。由于这种材料中的弱层间磁耦合，我们能够观察到在GHz频率范围内的反铁磁共振的光学和声学分支以及它们之间的受保护的交叉。通过旋转对称性破缺，我们进一步证明了在两个共振模之间可以诱导出强的磁振子-磁振子耦合，并具有大的可调带隙。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Spin-Lattice Interaction in Layered Antiferromagnetic CrCl$_\textrm{3}$
University of Warsaw（华沙大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
研究CrCl$_\textrm{3}$中自旋-晶格耦合的强相互作用，通过拉曼光谱揭示其振动特性及结构转变。
2026-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of electric-field-tunable interfacial ferromagnetism in 2D antiferromagnet heterostructures
本文研究 CrI3/CrCl3 二维反铁磁异质结，发现界面铁磁耦合诱导 CrCl3 产生面外磁序并提升临界温度，且利用结构反演对称性破缺实现电场对矫顽力的显著调控。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of standing spin-waves in a van der Waals magnetic material
在自旋电子学领域中，自旋波由于具有取代电子的潜力而被研究用于数据存储、通信和逻辑电路。最近在二维（2D）系统（例如单层CrI $_3$和Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$）中磁性的发现导致了对2D极限中磁性的这种应用的重新兴趣。在这里，我们提出了直接的证据，随着范德华磁性材料，CrCl $_3$的统一旋进共振模式的自旋驻波。我们的实验是第一次直接观察到的自旋波驻波模式，在20 $μ$ m的厚度，在范德华材料。我们检测到的反铁磁共振的光学和声学分支附近的自旋驻波。我们还观察到磁振子-磁振子耦合、共振模随温度的软化以及层间交换场随温度的演化。
2020-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gapless Dirac magnons in CrCl$_{3}$
本研究利用非弹性中子散射证实块体CrCl$_{3}$存在无隙Dirac磁振子，并揭示其升温重整化、负热膨胀及自旋-声子耦合行为。
2021-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic 2D-XY ferromagnetism in a van der Waals monolayer
早在最近对二维材料的迷恋之前，低维系统中相变的临界行为和普适标度一直是人们非常感兴趣的话题。特别吸引人的是在二维中的长程磁序的情况下，曾经被认为是排除在系统的连续对称性的霍恩伯格-梅尔明-瓦格纳定理。虽然平面外各向异性已被证明可以稳定2D磁序，但对于具有平面内旋转对称性的2D磁体来说，这一证明仍然是难以捉摸的。在这里，我们构建了一个近乎理想的易平面系统，石墨烯/6 H-SiC（0001）上生长的CrCl 3单层，并明确地证明了强大的面内铁磁有序与2D-XY系统的临界标度行为特征。这些观测结果表明，第一次实现了有限大小的Berezinskiii-Kosterlitz-BKT（BKT）相变在一个大面积，准独立，范德瓦尔斯单层磁铁与XY普适类;并进一步构成一个理想的平台，研究奇异的现象，如超流自旋输运或二维拓扑平面自旋纹理-如merons。
2021-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Energies and Excitonic Effects of Chromium Trichloride: from Two Dimensions to Bulk
层状范德华（vdW）磁性材料迄今为止吸引了显著的研究兴趣。在这项工作中，我们采用第一性原理多体微扰理论计算的原型VDW磁体，铬铬（CrCl 3），覆盖单层，双层，散装结构的激发态性质。不像通常的非磁性VDW半导体，其中多电子相互作用和激发态是敏感的维度，多电子相互作用总是增强和主导的准粒子能量和光学响应的二维和散装氯化铬。电子-空穴（e-h）结合能在单层中可达3eV，并且在体中保持高达2 eV。由于自能修正与电子-氢结合能之间的相互抵消效应，最低能级激子（光学带隙）几乎不受维数变化的影响。此外，对于具有相似电子-氢结合能的激子，它们的偶极振子强度可以相差几个数量级，我们的分析表明，这种巨大的差异是由于复杂激子波函数与带间跃迁之间的独特干涉效应。最后，我们发现层间堆积顺序和磁耦合几乎不改变CrCl 3的准粒子带隙和光学吸收光谱。我们计算的低能激子峰位与现有的测量结果一致。这些发现提供了深入了解的多电子相互作用和磁序和光学激发之间的相互作用在VDW磁性材料。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Exchange Bias and Interface-related Effects in Two-dimensional van der Waals Magnetic Heterostructures: Open Questions and Perspectives
交换偏置（EB）效应是磁性双层膜的一个基本的和重要的磁性特性。它表现为在磁场存在下经受冷却的膜的磁滞回线的水平偏移。范德华（vdW）异质结构中的EB效应为调节新发现的单层磁体的磁性能提供了一种新的方法，并且为磁性vdW异质结构增添了新的动力。事实上，最近在各种低维vdW磁性系统中报道了有趣的EB效应，从弱层间耦合的vdW磁体（例如，Fe 3GeTe 2）到由两种不同的磁性vdW材料（例如，Fe 3GeTe 2/CrCl 3、Fe 3GeTe 2/FePS 3、Fe 3GeTe 2/MnPS 3），到两种不同vdW缺陷磁体的双层（例如，VSe 2/MoS 2），或金属铁磁体/vdW缺陷磁体界面（例如，Fe/MoS2）。尽管它们在自旋电子器件应用中具有巨大的潜力，但研究人员仍然难以理解所观察到的EB效应的物理起源。我们在这里提出了一个关键的审查EB效应和相关的现象，如磁邻近（MP）在各种VDW异质结构系统，并提出了解决一些新出现的基本问题的方法。
2022-01-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unconventional pressure-driven metamagnetic transitions in topological van der Waals magnets
激活范德华磁体和器件中有序态之间的变磁跃迁为自旋电子学带来了巨大的机遇。我们表明，外部压力，这增强了层间跳跃，而不引入化学障碍，触发多个变磁转换冷却后的拓扑范德华磁体Mn（Bi $_{1-x}$ Sb $_x$）$_4$ Te $_7$，其中的反铁磁层间超交换耦合与介导的反位Mn自旋的铁磁层间耦合竞争。温度-压力相图表明，虽然从顺磁到有序态的有序温度几乎与压力无关，但变磁转变显示出非平凡的压力和温度依赖性，甚至重新进入。对于这些高度各向异性的磁体，我们归因于前者的有序温度仅弱依赖于层内参数，后者的两个层间耦合的参数不同的压力和温度依赖性。我们对这些不同的磁相互作用的独立探测为范德华磁体中的有效磁操纵铺平了道路。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Synthesis, Engineering, and Theory of 2D van der Waals Magnets
自发磁序是三维（3D）材料中的一个常规实例，但在很长一段时间内，它在2D世界中仍然难以捉摸。最近，第一个例子（独立的）2D范德华（vdW）晶体与磁序，反铁磁或铁磁，已被报道。在这篇综述中，我们描述了最新的领域的磁性二维材料的合成，工程和理论方面的重点。我们还讨论了未来工作的挑战和许多不同的有希望的方向。
2020-08-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism and magnetoelastic effect in 2D van der Waals multiferroic CuCrP2S6
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
研究了二维范德华多铁体CuCrP2S6的基态磁性和磁场演化，揭示了其磁序与磁弹性耦合效应，为未来磁电研究奠定基础。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic frustration in a van der Waals metal CeSiI
在金属范德华（vdW）耦合材料中实现磁阻挫一直被视为一个有前途的平台，以探索新的现象，无论是在散装物质和剥离设备。然而，到目前为止，一直缺乏合适的材料平台。在这里，我们证明了CeSiI主机巡回电子共存的异国情调的磁性。在CeSiI中，磁性铈原子形成夹在范德华堆叠的碘层之间的三角形双层结构。从电阻率和磁强计测量，我们证实了巡游电子与磁性的共存与占主导地位的反铁磁交换之间的强Ising的Ce时刻低于7 K。中子衍射直接证实了1.6 K时的磁序，其无公度传播矢量k ~（0.28，0，0.19），表明了该系统中进一步邻磁相互作用的重要性。沿c轴的两步磁场诱导相变的存在进一步表明在基态的磁阻挫。我们的研究结果提供了一个新的材料平台托管的巡游电子和沮丧的磁性共存的vdW系统，在那里产生的奇异现象，在低维自旋，电荷和晶格之间的丰富的相互作用，可以探索。
2021-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal Hall effect in a van der Waals triangular magnet FeCl2
热输运是研究低能、电中性准粒子在绝缘磁体中的一个重要手段。在这封信中，我们报告了一个大的磁热导率和热霍尔效应（THE）在范德华反铁磁体FeCl 2的观察。磁热导率达到~ 700%以上，表明强的磁振子-声子耦合。此外，我们还发现了一个可观的热霍尔信号，该信号的变化与从反铁磁态到极化铁磁态的自旋翻转跃迁同时发生。我们的理论计算表明，除了Berry曲率诱导的反交叉点的杂交磁振子和声学声子模式的FeCl 2，其他机制需要考虑所观察到的THE的大小。
2023-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Role of non-locality in exchange-correlation for magnetic 2D van der Waals materials
为了获得铁磁二维范德华材料的精确独立粒子描述，我们将准粒子自洽$GW$（QSGW）方法应用于VI $_3$、CrI $_3$、CrGeTe $_3$和Fe $_3$ GeTe $_2$ . QSGW描述了单粒子哈密顿量中的非定域交换关联项。非定域项不仅作为密度泛函理论（DFT）中的$U$ + $U$，而且对于区分半导体中的占据态和未占据态也很重要。我们指出了DFT+ $U$在模拟QSGW时的局限性。
2020-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Complete mapping of magnetic anisotropy for prototype Ising van der Waals FePS$_3$
几种Ising型磁性范德华（vdW）材料表现出稳定的磁基态。尽管这些明确的实验证明，一个完整的理论和微观理解他们的磁各向异性仍然缺乏。特别是，确定其一维（1-D）伊辛性质的有效性限制仍然没有调查的定量方式。在这里，我们进行了完整的映射的磁各向异性的原型伊辛vdW磁铁FePS $_3$的第一次。结合转矩磁强计测量与静磁模型分析和相对论密度泛函总能量计算，我们成功地构建了三维（3-D）映射的磁各向异性的磁转矩和能量。结果不仅定量地证实了易磁化轴垂直于$ab$平面，而且揭示了$ab$、$ac$和$bc$平面内的各向异性。我们的方法可以应用到详细的定量研究的磁性在vdW材料。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anomalous Thermal Hall Effect in an Insulating van der Waals Magnet VI3
二维（2D）范德华（vdW）磁体已经成为发现和探索物理现象和新物理的肥沃的操场。在这封信中，我们报道了在绝缘范德华铁磁体VI3中观测到的反常热霍尔效应（THE），其中\k{appa}_x y~1 × 10 ^（-2）W K ^（-1）m ^（-1）。热霍尔信号在没有外部磁场的情况下持续存在，并且在磁化切换时翻转符号。结合理论计算，我们证明了VI3具有THE的双重性质，即，在较高温度下由铁磁蜂窝晶格承载的拓扑磁振子和在较低温度下由磁振子-声子耦合诱导的声子主导。我们的研究结果不仅将VI3定位为第一个研究反常磁振子和声子THEs的铁磁系统，而且使其成为自旋电子学/磁振子应用的潜在平台。
2021-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic order in van der Waals antiferromagnet CrPS4: anisotropic H-T phase diagrams and effects of pressure
通过测量比热和全面各向异性的温度和磁场依赖的磁化强度，研究了范德瓦尔斯反铁磁体CrPS 4单晶样品。此外，热容和磁化强度的测量分别在高达~21 kbar和~14 kbar的压力下进行。在常压下，观察到两个磁性转变，在TN ~ 37 K时从顺磁到反铁磁的二级转变，在T ~* ~ 34 K时发生一级自旋重取向转变。利用M（T，H）数据绘制了各向异性H-T相图.随着压力的增加，TN受到微弱抑制，dTN/dP ~ -0.1 K/kbar。另一方面，T* 被相当迅速地抑制，其中dT*/dP ~ -2 K/kbar，外推到Pc ~ 15 kbar处的可能的量子相变。
2021-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic domain walls of the van der Waals material Fe$_3$GeTe$_2$
在二维材料中，Fe $_3$ GeTe $_2$由于其具有已知范德瓦耳斯材料中最高居里温度之一的铁磁性质和容纳skyrmions的潜力而占据了非常重要的位置。在这个实验和理论相结合的工作中，我们调查的磁泡域以及微观畴壁轮廓使用自旋极化扫描隧道显微镜结合原子自旋动力学模拟进行参数从密度泛函理论计算。我们发现在隧穿结中存在一个弱的磁电效应，它通过电场影响畴壁宽度，并确定了磁泡畴崩塌的临界磁场。我们的发现揭示了Fe $_3$ GeTe $_2$表现出的复杂磁性的起源。
2022-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic order and its interplay with structure phase transition in van der Waals ferromagnet VI$_3$
范德华磁铁VI $_3$展示了有趣的磁性，使其在各种应用中的伟大使用。然而，它的微观磁性结构尚未确定。在这里，我们报告的中子衍射和磁化率测量VI $_3$，揭示了铁磁顺序的磁矩方向从$c$轴倾斜约36°在4 K。在$T_C$ = 50 K时磁序完全消失之前，在~27 K的温度下观察到了伴随着结构畸变的自旋重取向.在4 K下~1.3 $μ_B$的精细磁矩远低于2 $μ_B$ / V $^{3+}$的完全有序自旋磁矩，表明VI $_3$中存在与自旋磁矩反平行的轨道磁矩和强的自旋-轨道耦合.这导致强磁弹性相互作用，使得VI $_3$的磁性质容易通过应变和压力进行调节。
2021-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unconventional Hall effect and its variation with Co-doping in van der Waals Fe3GeTe2
二维（2D）vanderWaals（vdW）磁性材料由于其能将长程磁有序稳定到原子尺度，以及具有独特功能的新型自旋电子器件的前景而引起了人们的广泛关注。澄清的磁阻特性及其相关的基本磁配置是必不可少的二维VDW为基础的自旋电子器件。本文研究了Co掺杂对Fe_3GeTe_2磁性和磁输运性质的影响。磁输运测量揭示了一种不寻常的霍尔效应行为，其强度被Co掺杂大大改变，并归因于潜在的复杂自旋织构。目前的研究结果提供了一个线索，剪裁的基础相互作用所需的实现各种非常规的自旋纹理的二维VDW FM为基础的自旋电子学。
2021-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A three-stage magnetic phase transition revealed in ultrahigh-quality van der Waals magnet CrSBr
范德华（vanderWaals，vdW）磁体由于其在低维磁性的基础研究和自旋电子器件中的潜在应用中的重要性而受到越来越多的关注。vdW磁体的高结晶质量是保持固有磁性和电子特性的关键，特别是当剥离到2D极限时。在这里，超高品质的空气稳定的vdW CrSBr晶体的合成使用直接气-固合成方法。通过X射线衍射、二次谐波产生和扫描透射电子显微镜，在从亚毫米到原子分辨率的长度尺度上已经充分证明了高的单晶度和空间均匀性。更重要的是，这些优质CrSBr晶体的比热测量显示在185 K，156 K和132 K的三个热力学异常，揭示了一个阶段性的发展的磁顺序冷却后，这也证实了磁化和运输的结果。我们的超高质量CrSBr可以进一步剥离成单层和双层，为将它们集成到自旋电子学和磁光电应用的异质结构中铺平了道路。
2022-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Viewpoint: Opportunities and challenges of two-dimensional magnetic van der Waals materials: magnetic graphene?
在过去的十年里，人们对二维范德华材料的兴趣大大增加，而其中一类特殊的材料：磁性范德华系统却明显缺乏。在这篇文章中，我们指出了这一点，并说明了我们如何能够从探索这些迄今被忽视的材料中受益。
2016-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetization dependent tunneling conductance of ferromagnetic barriers
最近的范德华反铁磁体，如CrI 3，CrCl 3和MnPS 3的实验表明，使用原子薄层作为隧道势垒和测量温度（$T$）和磁场（$H$）的电导依赖性允许其磁相图被映射。相比之下，由CrBr 3制成的屏障-以这种方式研究的唯一范德华铁磁体-被发现表现出小而无特色的磁导，似乎携带很少的磁性信息。在这里，我们表明，-尽管这些早期的结果-CrBr 3隧道势垒的电导没有提供详细的信息，原子级薄CrBr 3晶体的磁性状态的$T$以上和以下的居里温度（$T_C = 32$ K）。我们的分析建立了隧道电导依赖于$H$和$T$专门通过磁化$M(H,T)$，在整个温度范围内调查（2-50 K）。这种现象是再现详细的自旋相关的Fowler-Nordheim隧道模型，是CrBr 3导带的自旋分裂的直接表现。这些发现表明，通过隧道电导测量的磁性的调查不仅限于反铁磁体，但也可以应用于铁磁材料。
2021-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Noncollinear topological textures in two-dimensional van der Waals materials: From magnetic to polar systems
近年来，非共线拓扑纹理因其重要的基础研究价值和潜在的应用前景而受到越来越多的关注。最近在磁性和极性二维范德瓦尔斯材料中发现的内禀有序为研究非共线拓扑织构提供了一个新的理想平台。本文综述了近年来二维范德华材料中非共线拓扑织构的理论和实验研究进展。在这些年里，在一些二维范德华材料和相关的异质结构中，实验观察到了布洛赫和内尔类型的磁skyrmion。与此同时，人们对二维范德华材料中不同的非共线拓扑结构，如skyrmions、bimerons、antibiskyrmions和skyrmionium等，基于不同机制的理论预言也有了更多的报道，但这些预言仍有待于实验证实。此外，在二维范德瓦尔斯材料中，还预测了非共线拓扑电偶极序。由于二维范德华材料固有的二维性质和高度的可积性，它将在磁性和极性系统的非共线拓扑织构研究中发挥重要作用。
2021-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoelectric imprint of skyrmions in van der Waals bilayers
针对斯格明子难以追踪与操控的问题，本文提出利用范德华双层膜中的滑移铁电与近邻耦合，将磁性斯格明子等周期印记为电学斯格明子，从而实现其全电学读取与操控。
2024-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
