Surface Magnetism in Fe$_3$GeTe$_2$ Crystals
本文利用倾斜电子束低能电子显微镜研究Fe$_3$GeTe$_2$的表面磁性，测得表面临界指数β$_1$=0.79±0.02，符合三维半无限Heisenberg或Ising模型，并发现Fe位缺陷导致反演对称性破缺，从而支持斯格明子形成。
2024-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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 anisotropy in the near-stoichiometric van der Waals ferromagnet Fe$_3$GeTe$_2$
Leibniz Institute for Solid State and Materials Research（莱布尼茨固体与材料研究所）；Institute for Solid State and Materials Physics, TU Dresden（德累斯顿工业大学固体与材料物理研究所）；Department of Condensed Matter and Materials Physics, S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心凝聚态与材料物理系）；School of Physical Sciences, Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学促进协会物理科学学院）
研究以近化学计量比的Fe₃GeTe₂为对象，通过全面电子自旋共振研究其磁各向异性和自旋动力学。利用频率、温度和磁场依赖的ESR测量，得出磁晶各向异性、磁振子能隙等结果，强调Fe含量对自旋动力学的影响，使其成为探索二维磁体特性的模型材料。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning Structure and Magnetism in Large-Scale 2D Ferromagnet Fe$_3$GeTe$_2$ through Ni Doping
Department of Physics and Astronomy, Uppsala University（乌普萨拉大学物理与天文系）；Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克先进材料研究所）；ALBA Synchrotron Light Facility, CELLS（阿尔巴同步辐射光源设施，CELLS）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Institute of Ion Beam Physics and Materials Research（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心，离子束物理与材料研究所）；Departament de Física de la Matéria Condensada, Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学凝聚态物理系）；Institut de Nanociéncia i Nanotecnologia (IN2UB), Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学纳米科学与纳米技术研究所（IN2UB））
研究通过镍掺杂调控Fe$_3$GeTe$_2$的结构和磁性，利用MBE技术实现可控掺杂，发现镍掺杂导致晶格参数缩小，PMA抑制，居里温度降至50K，理论计算支持实验结果。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flat bands and magnetism in $\mathrm{\mathbf{Fe_4 Ge Te_2}}$ and $\mathrm{\mathbf{Fe_5GeTe_2}}$ due to bipartite crystal lattices
本研究发现 $\mathrm{Fe_{n=4,5}GeTe_2}$ 的晶格可近似为三个二分晶格堆叠，结合模型哈密顿量与第一性原理计算，揭示了费米能级附近的平带源于二分晶格并导致巡游铁磁性，且 Fe5 原子磁矩对库仑相互作用和压力敏感。
2023-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unraveling effects of electron correlation in two-dimensional Fe$_{n}$GeTe$_{2}$ (n=3, 4, 5) by dynamical mean field theory
Fe $_{n}$ GeTe $_{2}$系统是一种新发现的二维范德华材料，在室温下具有磁性。属于Fe $_{n}$ GeTe $_{2}$类的子系统是特殊的，因为它们表现出位置相关的磁性行为。本文采用第一性原理计算对Fe $_{n}$ GeTe $_{2}$（$n$ = 3，4，5）（FGT）体系的磁性和电子关联效应进行了临界评价.已经使用了三种不同的从头算方法，即，i）标准密度泛函理论（DFT），ii）结合静态电子相关（DFT+U）和iii）包括动态电子相关效应（DFT+DMFT）。我们的结果表明，DFT+DMFT是最准确的技术，正确地再现磁相互作用和实验观察到的转变温度。由于DFT+U方法得到的结构参数、磁矩和交换相互作用值不准确，因此该方法不适用于FGT族。这类材料的磁性的正确测定是重要的，因为它们是有前途的候选人在室温下的自旋输运和自旋电子学应用。
2022-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Gate-controlled magnetic phase transition in a van der Waals magnet Fe$_5$GeTe$_2$
磁性范德华材料（vdW），包括铁磁体（FM）和反铁磁体（AFM），是研究二维磁性的一个重要领域，近年来引起了人们的广泛兴趣。然而，它们大多是半导体或绝缘的，并且vdW巡回磁体，特别是vdW巡回AFM，非常罕见。在这里，我们研究了vdW巡回磁铁Fe $_5$ GeTe $_2$（F5 GT）与各种厚度下至6.8 nm（两个单元电池）的反常霍尔效应。尽管强大的铁磁基态在薄层F5 GT，然而，我们表明，电子掺杂质子栅极实现最终可以诱导从FM到AFM的磁相变。F5GT中反铁磁相的实现突出了其在高温反铁磁vdW器件和异质结构中的应用前景。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermal cycling induced alteration of the stacking order and spin-flip in the room temperature van der Waals magnet Fe$_5$GeTe$_2$
该研究利用X射线与中子散射揭示，淬火Fe$_{5-δ}$GeTe$_2$首次冷却时在约110 K发生ABC到AA堆垛的不可逆一级转变，并解释其磁矩方向与居里温度变化。
2022-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large magneto-optical effect and magnetic anisotropy energy in two-dimensional metallic ferromagnet Fe$_3$GeTe$_2$
几层Fe $_3$ GeTe $_2$是目前唯一的原子级薄铁磁金属，因此在二维（2D）磁性领域引起了巨大的关注。本文对Fe $_3$ GeTe $_2$的单层、双层、三层以及体材料的电子结构、磁各向异性能和磁光效应进行了系统的第一性原理研究。预测Fe $_3$ GeTe $_2$的所有考虑的结构具有$\sim$ 3.0 meV/f.u.量级的大MAE，大于所报道的2D铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$和CrI $_3$，并且也与过渡金属合金中具有最大MAE的FePt相当。因此，这种大的MAE稳定的长程铁磁秩序下降到原子级薄层，也表明有前途的应用的2D Fe $_3$ GeTe $_2$在高密度数据存储。此外，计算的磁光光谱显示大的磁圆二色性，从而导致大的MO克尔旋转和法拉第旋转角。在可见光频率范围内，TL Fe $_3$ GeTe $_2$的克尔转角可达$\sim$ 1.0 $^\circ$，大于著名的MO过渡金属合金MnBi。此外，大法拉第旋转角预测所有考虑的Fe $_3$ GeTe $_2$结构。特别地，ML Fe $_3$ GeTe $_2$具有-156 $^\circ$ / $μm$的法拉第旋转角，其比著名的MO氧化物Bi $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$大三倍。这些重要的发现进行了分析计算的轨道分解态密度和偶极子选择规则来自群论。因此，我…
2021-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Tunable interlayer magnetism and band topology in van der Waals heterostructures of MnBi2Te4-family materials
控制范德华磁性材料和异质结构的层间磁耦合是调整其磁性和电子性质以用于各种电子应用和凝聚态物理基础研究的关键。以MnBi_2Te_4族化合物及其异质结构为模型体系，采用第一性原理计算，系统地研究了层间磁耦合的符号和强度对组成元素的依赖关系.结果表明，这种耦合是由相邻七层磁性原子之间的p轨道链介导的长程超交换相互作用。层间交换在纯化合物中总是反铁磁性的，但在某些异质结构的组合中可以被调谐为铁磁性的，由d轨道占据决定。如果中间p电子离域，磁性原子的d带位于费米能级附近，则可以实现较强的层间磁耦合。对层间耦合机制的了解使我们能够设计MnBi2Te4系列材料以及许多其他绝缘范德华磁性材料和异质结构的磁性和拓扑性质。
2020-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetism in bilayer transition metal dichalcogenides
该研究通过密度泛函理论计算发现，扭转和层间距变化可调控双层1T-VX₂的磁态，扭转结构的相变临界压力更低，为构建可调二维磁体提供了简便方法。
2024-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Neutron spectroscopy evidence on the dual nature of magnetic excitations in a van der Waals metallic ferromagnet Fe$_{2.72}$GeTe$_{2}$
在局部或巡回极端，磁激发可以用海森堡模型来描述，该模型将电子自旋视为局部矩，或者用巡回电子模型来描述，其中电子之间的交换相互作用导致具有上下自旋的电子数量不等。然而，当局域矩和巡回电子都存在于中间范围时，它一直是难以捉摸的。使用非弹性中子散射，我们提供了直接的光谱证据的共存和相互作用的局部时刻和巡回电子之间的范德华金属铁磁体Fe $_{2.72}$ GeTe $_{2}$，它可以维持可调的室温铁磁性下降到单层极限。我们发现，存在铁磁自旋波激发分散从区域中心在低能量导致的本地时刻，和一个柱状宽连续区在高能量高达100 meV以上的巡回电子导致的区域边界。与二维晶体结构不同，低能模式表现出三维性质，而高能模式也具有面外依赖性。这两种模式在居里温度160 K以上都能很好地保持。我们的中子光谱数据表明，在100 K的低能自旋波比在4 K的相干，这是近藤屏蔽在高温下减弱的证据。这些结果清楚地表明了Fe $_{2.72}$ GeTe $_{2}$中局域磁矩和巡游电子的共存以及这两种成分之间的近藤效应。这种行为通常在具有重$f$电子的重费米子系统中被预期，但在具有轻$d$电子的材料中很少清楚地观察到。这些发现有助于理解过渡金属化合物的磁性。
2022-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism and Interlayer Bonding in Pores of Bernal-Stacked Hexagonal Boron Nitride
当单层h-BN经受高能电子束时，形成具有氮边缘的三角形孔。由于断裂的sp2键，这些孔已知具有磁性状态。我们报告的磁性和电子结构的三角孔作为其大小的函数。此外，在Bernal堆叠的h-BN（AB-h-BN）中，可以产生具有平行边缘的多层孔，这在通常制造的多层AA '-h-BN中是不可能的。考虑到这些孔可以使用电子束以良好控制的方式制造，重要的是要了解相邻层中孔的相互作用。我们发现，在某些配置中，相邻的孔隙的边缘保持开放，并保留其磁性，在其他情况下，它们形成层间键。我们提出了一个全面的报告，这些配置的小纳米孔。我们发现，在低温下，这些孔具有近简并的磁性配置，并可能利用在磁电阻和自旋电子学的应用。在形成较大多层纳米孔的过程中，可以形成层间键，从而降低磁化强度。然而，未粘合的平行多层边缘仍然可以在所有尺寸下使用。了解这些孔也有助于许多应用，如DNA测序和量子发射。
2022-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of interlayer and intralayer magnetism in three atomically thin chromium trihalides
我们进行了全面的研究，三种不同的磁性半导体，碘化铬$_3$，溴化铬$_3$，和氯化铬$_3$，通过将少量和双层样品的范德华隧道结。我们发现，随着卤素原子的变化，层间磁有序、交换能隙、磁各向异性以及磁振子激发都发生了系统的演化。通过拟合自旋波理论，考虑最近邻交换相互作用，我们能够进一步确定一个简单的自旋哈密顿描述所有三个系统。这些结果将二维磁性平台扩展到单个材料家族中的伊辛、海森堡和XY自旋类。使用磁光测量，我们还表明，铁磁性可以稳定下来，在各向同性CrBr $_3$单层，与转变温度仍然接近的散装。
2019-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Chiral Spin Spirals at the Surface of the van der Waals Ferromagnet Fe$_3$GeTe$_2$
拓扑保护的磁性结构为用于计算和数据存储的低功耗设备提供了鲁棒的平台。这些结构的例子是skyrmions，手性域壁和自旋螺旋。在这里，我们使用扫描电子显微镜与极化分析揭示了存在手性逆时针Néel自旋螺旋体的范德华铁磁体Fe $_3$ GeTe $_2$（FGT）的表面，在零磁场。这些Néel自旋螺旋在FGT的居里温度$T_\mathrm{C}= 220 \mathrm{~K}$下仍然存在，在整个研究的温度范围内，自旋螺旋的周期性$p=300 \mathrm{~nm}$几乎没有变化。逆时针旋转的自旋螺旋的形成强烈表明FGT中存在正的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，这为理解FGT的磁结构提供了第一步。我们的研究结果还铺平了范德华材料及其异质结构的手性磁性。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pd magnetism induced by indirect interlayer exchange coupling
我们发现，非常大的顺磁矩是通过间接层间交换耦合在Pd层中创建的。$L$ -边缘X射线磁性圆二色性测量显示[Pd（2.5nm）/Cu（3 nm）/Ni $_{81}$ Fe $_{19}$（5 nm）/Cu（3 nm）] $_{20}$超晶格中的Pd磁矩与所施加的场铁磁性地对准，并且显示在直接交换耦合的[Pd（2.5nm）/Ni $_{81}$ Fe $_{19}$（5 nm）] $_{20}$超晶格中产生的Pd磁矩的大小的近3%。感应力矩是两个数量级大于预期从RKKY交换作用于Pd的体顺磁磁化率。
2012-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking tunable interlayer magnetism in bilayer CrI3
二维层间物理性质的多样性主要在于类共价准键，这种准键在电子结构上很重要，但在能量学上却很弱。这种特性导致能量上相当但在电子结构（例如磁性）方面可能显著不同的各种堆叠顺序。受最近几个实验的启发，我们进行了第一性原理计算的CrI 3双层膜层间的反铁磁耦合。我们发现，反铁磁耦合的结果，从一个新的堆叠顺序与C2/m空间群对称性，而不是像以前认为的石墨烯类与R3。此外，我们证明了CrI 3双层中的层内和层间耦合由两种不同的机制控制，即铁磁超交换和直接交换相互作用，这在很大程度上是解耦的，因为它们在强相互作用极限和弱相互作用极限处的强度存在显着差异。这使得弱得多的层间磁耦合可以更可行地仅通过堆叠顺序来调谐。鉴于层间磁性能可以通过改变具有不同堆叠顺序的晶体结构来改变，我们的工作开辟了一种通过二维分层材料中堆叠顺序的自由度来调节层间磁性能的新范式。
2019-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of moiré magnetism in twisted bilayer $α$-RuCl$_3$
结合第一性原理计算与原子尺度模拟，研究扭曲双层$α$-RuCl$_3$的摩尔磁性相图，揭示扭曲角和层间交换对基态畴结构的影响及磁挫败对量子涨落的增强作用。
2023-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The collapsed tetragonal phase as a strongly covalent and fully nonmagnetic state: persistent magnetism with interlayer As-As bond formation in Rh-doped Ca$_{0.8}$Sr$_{0.2}$Fe$_2$As$_2$
CaFe $_{2}$ As $_{2}$基超导体的一个众所周知的特征是通常归因于层间As-As键的形成的压力诱导的塌陷的四方相。使用详细的X射线散射和光谱，我们发现，Rh掺杂的Ca $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$不发生一级相变，尽管形成层间的As-As键，但局部Fe矩仍然存在。我们的密度泛函理论计算表明，Fe-As键的几何形状是至关重要的稳定磁性和纯CaFe $_{2}$ As $_{2}$中观察到的$c$晶格参数的压力诱导下降主要是由于在FeAs平面内的收缩。这些现象是最好的理解使用一个经常被忽视的解释平衡Fe-As键的几何形状，这是由共价键和交换之间的竞争强烈杂化的Fe $3d$和作为$4p$状态之间的分裂。在这个框架中，当共价键完全战胜交换分裂时，崩溃的四元相出现。因此，塌缩的四氢呋喃相被适当地理解为强的共价相，其完全与作为副产物形成的As-As键结合。
2017-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Stacking-Dependent Magnetism in Bilayer CrI$_3$
我们报道了双层CrI $_3$的堆积顺序和磁性之间的联系，使用第一性原理计算。我们表明，堆叠顺序定义的磁基态。通过改变层间堆积顺序，可以调节反铁磁和铁磁之间的层间交换相互作用。为了测量预测的堆叠依赖磁性，我们建议使用线性磁电效应。我们的结果不仅给出了一个可能的解释所观察到的反铁磁性双层CrI $_3$，但也有直接的影响，在异质结构的二维磁铁。
2018-11-15 cond-mat.mtrl-sci
In-plane epitaxy strain tuning intralayer and interlayer magnetic couplings in CrSe2 and CrTe2 mono- and bi-layers
在范德瓦尔斯外延界面处的失配晶格常数通常向外延层的晶格引入面内应变，称为外延应变，其中应变不遵循层内泊松关系。在这里，我们提出的CrSe 2和CrTe 2单层和双层外延应变下的磁性相图高达8%，使用密度泛函理论计算预测。他们表明，在平面外延应变操纵内或层间的磁性。面内应变改变层间距离，使用层间泊松比定义，其取决于面内磁性以两种相反的方式支配层间磁性。层内磁性的可调谐性是竞争层内Cr-Cr超交换相互作用的结果。引入石墨烯衬底来检验我们的图在实践中的有效性。我们的工作也给出了一个有争议的报道在CrSe 2和CrTe 2外延单层或双层下的外延应变磁化的尝试性的解释。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Stacking-Dependent Magnetism and Tunable Half-Metallicity in Bilayer Janus 1T-MnSSe
Chulalongkorn University（朱拉隆功大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
利用第一性原理计算研究双层Janus 1T-MnSSe的结构、电子和磁性，发现AA2堆叠为基态并呈现A型反铁磁序，通过载流子掺杂和双轴应变可调控半金属态。
2026-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Multiple Topological Magnetism in van der Waals Heterostructure of MnTe2/ZrS2
低维系统的拓扑磁性在凝聚态物理和材料科学中具有重要的基础和实际意义。在这里，使用第一性原理和蒙特卡罗模拟，我们提出了多拓扑磁性（即，Skyrmion和bimeron）可以在MnTe_2ZrS_2的范德华异质结构中存活。由于层间耦合，MnTe_2ZrS_2具有较大的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用。这与铁磁交换相互作用相结合，产生了一个有趣的skyrmion相组成的亚10 nm的磁性skyrmion下的一个微小的磁场为75 mT。同时，在小电场作用下，MnTe 2 ZrS 2中也出现了磁性双重子，表明存在多重拓扑磁性.通过层间滑动，这两种拓扑自旋纹理可以打开-关闭，这表明它们的堆叠依赖的字符。此外，还揭示了d和Keff对这些自旋织构的影响，并用一个无量纲参数来描述它们的联合作用。这些探索的现象和见解不仅对拓扑磁性的基础研究有用，而且还使纳米器件的新应用成为可能。
2022-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical criticality of spin-shear coupling in van der Waals antiferromagnets
大量电子、自旋和晶格自由度之间的相互作用构成了量子材料复杂相图的基础。范德华（vdW）异质结中的层堆叠是奇异的电子和磁性的原因，这激发了二维磁性的堆叠控制。除了堆叠顺序和层间磁性之间的相互作用，我们发现了一个自旋剪切耦合机制，其中一个微妙的剪切的原子层可以有一个深刻的影响层内的磁性顺序在一个家庭的VDW反铁磁体。使用时间分辨的X射线衍射和光学线性二向色性测量，层间剪切被确定为与磁序耦合的主要结构自由度。在相同的临界磁有序温度下，光激发下剪切有序和磁有序的恢复时间都是发散的。含时的金-朗道理论表明，这种并发的临界慢化产生于层间剪切的线性耦合的磁序，这是由破碎的镜像对称性内在的单斜堆积。我们的研究结果突出了层间剪切的重要性，在超快控制磁序通过自旋-机械耦合。
2022-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergence of Flat-Band Magnetism and Half-Metallicity in Twisted Bilayer Graphene
利用第一性原理计算证明了压缩扭曲双层石墨烯的平带磁性和半金属性。我们表明，动态带结构工程在扭曲的双层石墨烯是可能的，通过控制化学成分与外部掺杂，层间耦合强度与压力，和磁有序与外部电场。通过改变旋转顺序和减少层间分离，电荷密度的不平衡分布导致局部磁矩的自发显现，而不破坏双层的结构完整性。在大晶胞中估计了磁矩之间的弱交换相关。外部电场将局部磁有序从铁磁转变为反铁磁。取代掺杂改变了一个自旋分布的化学势，导致半金属性。压缩扭曲双层石墨烯片表现出自发磁化，这表明磁矩之间的相关性并不是其形成的必要条件。
2019-05-28 cond-mat.mtrl-sci
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
Emergent 3D Fermiology and Magnetism in an Intercalated Van der Waals System
University of L’Aquila（拉奎拉大学）；CNR-SPIN L’Aquila（意大利国家研究委员会自旋物理研究所拉奎拉分部）；Univ Rennes, CNRS, Institut des Sciences Chimiques de Rennes-UMR6226（雷恩大学，法国国家科学研究中心，雷恩化学科学研究所）；Synchrotron SOLEIL（索莱尔同步辐射中心）；CNR-Istituto di Struttura della Materia (CNR-ISM)（意大利国家研究委员会物质结构研究所）；Swiss Light Source, Paul Scherrer Institute（瑞士光源，保罗谢勒研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；MAX IV Laboratory, Lund University（隆德大学马克四实验室）
通过Fe插层TaS₂研究发现，插层诱导的电子它inerancy改变了层间磁交换机制，揭示了电子结构与磁序之间的直接联系。
2026-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controlling magnetism in 2D CrI3 by electrostatic doping
二维（2D）材料的原子厚度提供了一个独特的机会，通过静电掺杂来控制材料性能和设计新的功能。静电掺杂已经被证明可以在很宽的范围内调节2D材料的电学和光学性质，以及驱动电子相变。最近发现的原子级薄的磁性绝缘体开辟了电控制磁和具有前所未有的性能的新器件的前景。在这里，我们展示了单层和双层碘化铬的磁性控制静电掺杂使用双栅场效应器件结构。在单层CrI3，掺杂显着修改的饱和磁化强度，矫顽力和居里温度，表现出增强（减弱）磁序与空穴（电子）掺杂。值得注意的是，在双层CrI3掺杂急剧改变层间磁秩序，导致从反铁磁基态在原始形式的铁磁基态以上的临界电子密度的过渡。结果表明，强烈的掺杂依赖的层间交换耦合，这使得在双层CrI3的磁化强度的小的栅极电压的鲁棒切换。
2018-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and stability of all primitive stacking patterns in bilayer chromium trihalides
三卤化铬，CrX $_3$（其中X = Cl、Br、I），是一类分层磁性材料，其可以容易地剥离以提供铁磁单层。当两个层堆叠在一起形成双层时，层间交换耦合可以是铁磁的或反铁磁的，这取决于堆叠顺序。在这里，我们结合晶体学参数的基础上的紧密堆积条件与第一性原理模拟，枚举所有可能的堆叠模式在CrX $_3$双层，保持每一层的空间周期性。我们恢复在散装晶体中观察到的所有配置，并公开堆叠序列，没有散装对应的两层具有相反的手性。堆叠序列根据它们的相对稳定性进行排名，并将优先层间磁排序分配给它们中的每一个。模拟提供了一个一致的图片框所有目前的实验观察散装和剥离的CrX $_3$晶体，有趣的影响，为未来的测量，包括合成双层非标准的堆叠模式。
2020-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer magnetophononic coupling in MnBi2Te4
量子材料中磁性的出现为实现自旋电子学、磁存储器和量子信息科学中基于自旋的应用创造了平台。解锁这些材料中新功能的关键是发现自旋和其他微观自由度之间的可调耦合。我们提出的层状磁性拓扑绝缘体MnBi2Te 4的层间磁声子耦合的证据。采用磁拉曼光谱，我们观察到异常的声子散射强度在磁场驱动的相变，尽管没有明显的静态结构变化。这种行为是磁声子波混合过程的结果，该过程允许激发否则被动量守恒“禁止”的区域边界声子。基于密度泛函理论计算的微观模型表明，这种现象可以归因于声子调制层间交换耦合。此外，通过超快激发和检测跨磁跃迁的相干声子，在时域中也观察到磁声子耦合的特征。鉴于MnBi2Te4中磁性和拓扑结构之间的密切联系，磁声子耦合代表了磁拓扑相的相干按需操纵的重要一步。
2021-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption tuning of polarity and magnetism in AgCr2S4 monolayer
本文基于密度泛函理论研究AgCr2S4单层，发现二维限域消除体相极性并在CrS2层中产生可维持至室温的二维铁磁性，同时揭示表面吸附对离子电导率的非单调调控作用。
2023-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic kagome materials RETi3Bi4 family with weak interlayer interactions
本文提出新型钛基kagome材料RETi3Bi4家族，兼具磁性与弱层间相互作用，可剥离出纳米薄片，并展现出面外铁磁、面外反铁磁和面内铁磁等特性，为研究新奇磁性拓扑相及量子输运提供候选材料。
2023-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the 2D magnetism of CrBr$_3$ by van der Waals stacking engineering
本研究针对二维磁体堆叠序与磁有序关联观测及可控制备难题，通过热辅助应变工程调控CrBr$_3$层间堆叠，实现多磁有序基态并揭示其与堆叠序的关联，为自旋电子器件应用提供新途径。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant enhancement of interlayer exchange in an ultrathin 2D magnet
随着单层CrI3的分离，出现了一股新的二维范德华磁性材料的浪潮，其在范德华异质结构中的结合为自旋电子学、邻近磁性和量子自旋液体提供了一个新的平台。在这个新兴领域的一个主要问题是如何剥离晶体的几层限制影响他们的磁性。对CrI 3的研究表明，CrI 3剥离膜具有不同的磁性基态，但其起源尚不清楚。在这里，我们使用电子隧穿通过几层晶体的层状反铁磁绝缘体CrCl 3探测其磁序，发现一个10倍的增强层间交换相比，散装晶体。此外，温度和偏振相关的拉曼光谱表明，大块晶体的晶体学相变不发生在剥离膜。这导致不同的低温堆积顺序，我们假设，增加层间交换。我们的研究提供了新的见解之间的连接堆叠顺序和层间相互作用的新型二维磁体，这可能是相关的堆垛层错和机械变形与其他更奇特的层状磁体，如RuCl 3的磁基态。
2019-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical observation of interlayer spin correlation
Joint Quantum Institute, University of Maryland（马里兰大学联合量子研究所）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构动力学研究所）
本文利用双磁子拉曼散射在范德华反铁磁体CrSBr中首次直接探测层间自旋关联，与无拟合参数的自旋波模型高度吻合，并发展了激子增强变体技术，为二维磁性研究开辟了新窗口。
2026-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-Tuned Magnetism and Bandgap Modulation in Layered Fe-Doped CrCl3
该研究结合第一性原理计算与多种实验技术，探究层状Fe掺杂CrCl3在压力下的结构、磁性和带隙特性，揭示压力诱导的磁成分竞争与转变，为其压力可调应用提供理论与实验依据。
2025-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nematic Ising superconductivity with hidden magnetism in few-layer 6R-TaS2
Peking University（北京大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；Fudan University（复旦大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
该研究展示了在少层6R-TaS2中，自发旋转对称破缺、隐藏磁性和伊辛超导性之间的交织物理现象，揭示了自然范德瓦耳斯异质结中电子耦合导致的非预期新兴物理。
2024-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Visualizing Atomically-Layered Magnetism in CrSBr
二维（2D）材料在存在潜在磁各向异性的情况下可以具有稳定的长程磁相。实现2D磁体的全部潜力的能力需要系统地研究单个原子层和纳米级不均匀性（$\textit{i.e.}$，应变）对内部和层间磁性相的出现和稳定性的作用。在这里，我们报告多方面的空间依赖于磁性在几层CrSBr使用磁力显微镜（MFM）和基于Monte Carlo的磁模拟。我们进行纳米级可视化的磁性片磁化率从原始MFM数据和力-距离曲线，揭示了一个特征发病的内部和层间的磁相关性作为温度和层厚度的函数。我们表明，在奇数层梯田的存在下，一个单一的未补偿层显着降低了低温反铁磁（AFM）相的稳定性，并引起多个共存的磁性基态的温度接近散装Néel温度（$\textit{T}$ $_N$）。此外，AFM相位可以可靠地抑制使用适度的领域（~300 Oe）从MFM探针，作为一个纳米级的磁开关的行为。我们的几层CrSBr的原型研究证明了层宇称场可调二维磁性的关键作用，并为未来的纳米磁性器件提供了重要的设计标准。此外，我们提供了一个路线图使用MFM的纳米磁性的二维材料，尽管无处不在的散装零场磁性磁化片。
2021-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Deteriorated Interlayer Coupling in Twisted Bilayer Cobaltites
本研究通过精确控制扭转角堆叠独立钴氧化物薄膜，观察到莫尔条纹并发现扭转区域居里温度降低约13 K，表明扭转可调节相关系统中的磁相互作用，为探索新量子态提供途径。
2025-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of magnetism on vertical hopping transport in CrSBr
本研究针对范德华磁性半导体CrSBr的c方向线性输运特性，揭示其电阻率的各向异性及磁态依赖的输运机制，明确磁性对电子过程的调控作用。
2024-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure and magnetism of S = 1/2 kagome antiferromagnets NiCu3(OH)6Cl2 and CoCu3(OH)6Cl2
采用旋转压力容器水热法成功地合成了S = 1/2 kagome反铁磁体MCu_3（OH）_6Cl_2（M = Ni和Co）。结构表征表明，这两种化合物具有与ZnCu_3（OH）_6Cl_2相似的晶体结构，具有R-3 m对称性。与ZnCu_3（OH）_6Cl_2类似，化合物在2K下没有明显的滞后现象。交流磁化率测量结果表明，NiCu_3（OH）_6Cl_2和CoCu_3（OH）_6Cl_2在低温（分别为6.0和3.5K）下都发生了自旋玻璃转变.它表明没有长程磁序和强烈的自旋挫折。磁性离子Ni ~（2+）或Co ~（2+）取代Zn ~（2+），有效地增强了层间交换耦合，改变了kagome自旋体系的基态。
2012-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Bethe-Slater-curve-like behavior and interlayer spin-exchange coupling mechanisms in two-dimensional magnetic bilayers
层状磁体近年来受到了广泛的关注，然而，其层间自旋交换耦合机制尚未得到揭示。在这里，我们报告了一个Bethe-Slater曲线（BSC）的行为在9个过渡金属二硫属化物双层（MX 2，M=V，Cr，Mn; X=S，Se，Te）和建立层间自旋交换耦合机制，在其范德华间隙使用第一性原理计算。类似于BSC的行为提供了依赖于距离的层间反铁磁（AFM）到铁磁（FM）转变。这一现象的解释与自旋交换耦合机制建立双层CrSe 2作为原型在这项工作中。来自两个相邻界面Se子层的Se pz波函数在层间区域重叠。该区域的自旋取向决定了层间磁耦合。在较短的层间距离，泡利排斥在重叠区域占主导地位，从而有利于反平行取向的自旋，导致层间AFM。对于较长的距离，极化电子在双层中的动能增益平衡了泡利排斥，因此双层更倾向于层间FM状态。因此，AFM-FM转变是泡利排斥和库仑排斥以及动能增益相互竞争的结果。所有这些结果开辟了一条新的路线，以调整层间磁性和揭示的自旋交换耦合机制是最重要的补充，以前建立的。
2020-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling Mysteries of GdRu$_2$Si$_2$: 3D Magnetism in a layered like Magnet
本研究通过计算磁交换和原子自旋动力学模拟，发现GdRu2Si2中存在沿[111]方向的层间调制矢量，揭示其磁性为三维特性，并准确再现实验相变。
2025-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced Interlayer Coupling and Excitons in Twin-Stacked Two-Dimensional Magnetic CrSBr Bilayers
University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）
研究通过双堆叠CrSBr双层实现增强的层间耦合与激子特性，揭示了旋转角度、磁性和激子性质的相互作用。
2026-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of Magnetism in Stacked Nanographite
纳米石墨系统，其中纳米尺寸的石墨烯片堆叠，显示出新颖的磁性，如自旋玻璃样行为，以及气体吸附时ESR线宽的变化。最近，已经发现，当水分子物理附着时，磁矩随着层间距离的减小而减小。在本文中，我们考虑反铁磁性的机制，使用Hubbard型模型。
2001-10-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.atm-clus
An electron-counting rule to determine the interlayer magnetic coupling of the van der Waals materials
在层状磁性材料中，相邻范德华层之间的磁耦合是具有挑战性的理解和预期，虽然层内的交换相互作用可以很好地合理化，例如通过超交换机制。在这项工作中，我们阐明了层间交换机制，并提出了一个电子计数规则来确定范德华层之间的层间磁序，计算的基础上的$d$ -轨道占领（$d^n$，其中$n$是$d$ -电子在磁性阳离子的数量）。根据这一规则，我们将磁性单层膜分为两类，第一类（$n<5$）和第二类（$n\geq5$），并推导出绝缘体和金属的三种层间磁耦合。两个II型层之间的耦合倾向于反铁磁（AFM）顺序，而I型和II型接口有利于铁磁（FM）的方式。然而，对于两个I型层，它们表现出FM和AFM级之间的竞争，甚至导致堆叠相关的磁性。此外，金属层也可以结合到这个规则与自由载流子跳跃的微小修正。因此，这一规则提供了简单的指导，以了解层间交换和进一步设计范德华结所需的磁序。
2020-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Magnetism in Ising-type van der Waals Magnet FePS3 by Lithium Intercalation
本研究通过电化学锂插层调控 Ising 型反铁磁体 FePS3 的磁性，实现了磁有序温度的调节和低温自旋玻璃态的诱导，为二维磁性材料的磁性调控提供了有效方法。
2024-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Hydrostatic Pressure-enhanced correlated magnetism and Chern insulator in moir'e WSe2
State Key Laboratory of Micro-nano Engineering Science, Key Laboratory of Artificial Structures and Quantum Control (Ministry of Education), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院微纳工程科学国家重点实验室人工结构量子控制教育部重点实验室）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所）；Center for High Pressure Science & Technology Advanced Research (HPSTAR)（高压科学与技术前沿研究中心）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Shanghai Key Laboratory of Material Frontiers Research in Extreme Environments, Institute for Shanghai Advanced Research in Physical Sciences（上海极端环境材料前沿研究重点实验室上海物理科学研究院）；Zhiyuan College, Shanghai Jiaotong University（上海交通大学致远学院）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（国立材料研究所电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（国立材料研究所材料纳米架构研究中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究与创新中心）；Department of Physics and Astronomy, University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校物理与天文系）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）
静水压增强扭曲双层WSe2中的关联磁性和陈绝缘体，通过调节莫尔势能和拓扑相变实现新的物态控制。
2026-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust p-orbital half-metallicity and high Curie-temperature in the hole-doped anisotropic TcS2 (X=S, Se) nanosheets
本文基于第一性原理计算研究了畸变的~ 1 T-TcX_2（X=S，Se）的磁性。磁性来源于空穴掺杂，这是由于在价带边缘附近的态密度具有范霍夫奇异性。计算结果表明，TcS 2单分子膜可以发展一个有趣的铁磁（FM）半金属相与可调的自旋极化方向。空穴掺杂TcS 2单层膜的FM半金属度和磁矩主要来源于S原子的p轨道，然后，由于Sp-Sp直接交换作用，获得了具有高居里温度（Tc）（大于800 K）的FM基态。由于磁各向异性能量，磁序在有限温度下对热激励是鲁棒的。在TcS 2双层膜中，当引入层间相互作用时，费米能级附近的电子被重新分配，从而抑制了空穴掺杂引起的铁磁性。当层间相互作用减弱时，铁磁性可以恢复。
2019-01-26 cond-mat.mtrl-sci
On the origin of the above-room-temperature magnetism in the 2D van der Waals ferromagnet Fe$_3$GaTe$_2$
本文通过第一性原理计算揭示二维范德瓦尔斯铁磁体Fe$_3$GaTe$_2$室温以上磁性的微观起源，强调面内铁磁交换作用的关键作用，并预测单层稳定性及应变和掺杂调控潜力。
2024-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Noncollinear magnetism and half-metallicity in biased bilayer zigzag graphene nanoribbons
本文研究了锯齿形终端的偏压Bernal堆叠双层石墨烯纳米管的边缘极化及其后果。根据边缘极化之间的层间耦合和层内耦合对磁态进行了分类，并给出了掺杂对偏置电压的磁相图。发现了共面磁相，并研究了其磁结构随偏压的变化。对于所有的磁态，我们也讨论了半金属态的可能性，对于具有完美锯齿边缘的带，我们预测了七种半金属态，它们具有不同的磁结构和沿带的量子化电导。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Induced magnetism by single carbon vacancies in a three-dimensional graphitic network: a supercell study
我们提出了一个从头算密度泛函理论研究产生的磁矩，在一个3-D的石墨网络中创建单个碳空位，使用全电位，所有电子，自旋极化的电子结构计算。在以前的报告中，磁矩的出现在2-D石墨烯片中仅通过空位本身的存在来解释[1-5]。报道了不同超晶胞中空位的性质和几何形状对所产生的磁矩的依赖性。我们发现，最高值的磁矩是获得一个3 × 3 × 1的超胞和高度稀释的5 × 5 × 1的超胞显示没有磁有序。在这份手稿中获得的结果是指示层间相互作用存在于3-D堆叠的重要性。我们的结论是，这不应该被低估时，在石墨系统的磁性进行基于空位的研究。
2007-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of polarization vortices, charge modulation, flat bands, and moiré magnetism in twisted oxide bilayers
本文利用密度泛函理论预测扭转 SrTiO3 双层中存在极化涡旋、莫尔周期电荷调制、大角度平带及空穴诱导的 d0 莫尔磁性。
2024-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetic-antiferromagnetic coexisting ground states and exchange bias effects in $\bf{MnBi_4Te_7}$ and $\bf{MnBi_6Te_{10}}$
天然超晶格结构$\rm{(MnBi_2Te_4)(Bi_2Te_3)}$ $_n$（$n$ = 1，2，.），其中磁性$\rm{MnBi_2Te_4}$层被非磁性$\rm{Bi_2Te_3}$层分开，保持带拓扑、磁性和减少的层间耦合，为实现奇异拓扑量子态提供了有希望的平台。然而，它们在二维极限下的磁性仍然难以捉摸，这对进一步探索量子现象至关重要。在这里，复杂的铁磁（FM）-反铁磁（AFM）共存的基态，持续到2-七层（SL）的限制，观察和全面调查$\rm{MnBi_4Te_7}$（$n$ = 1）和$\rm{MnBi_6Te_{10}}$（$n$ = 2）。无处不在的Mn-Bi位点混合修改甚至改变了微妙的SL间磁相互作用的符号，产生空间不均匀的层间耦合。此外，在$\rm{(MnBi_2Te_4)(Bi_2Te_3)}$ $_n$（$n$ = 1，2）中观察到可调交换偏置效应，这是由基态中FM和AFM分量之间的耦合引起的。我们的工作突出了一种新的方法对微调的磁性和铺平了道路，为进一步研究量子现象的$\rm{(MnBi_2Te_4)(Bi_2Te_3)}$ $_n$（$n$ = 1，2，.）以及它们的磁性应用。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci
