Two-dimensional (2D) van der Waals (vdW) magnets are crucial for ultra-compact spintronics. However, so far, no vdW crystal has exhibited tunable above-room-temperature intrinsic ferromagnetism in the 2D ultrathin regime. Here, we report the tunable above-room-temperature intrinsic ferromagnetism in ultrathin vdW crystal Fe$_{3+x}$GaTe$_2$ ($x$ = 0 and 0.3). By increasing the Fe content, the Curie temperature (TC) and room-temperature saturation magnetization of bulk Fe$_{3+x}$GaTe$_2$ crystals are enhanced from 354 to 376 K and 43.9 to 50.4 emu/g, respectively. Remarkably, the robust anomalous Hall effect in 3-nm Fe$_{3.3}$GaTe$_2$ indicate a record-high TC of 340 K and a large room-temperature perpendicular magnetic anisotropy energy of 6.6 * 10^5 J/m$^3$, superior to other ultrathin vdW ferromagnets. First-principles calculations reveal the asymmetric density of states and an additional large spin exchange interaction in ultrathin Fe$_{3+x}$GaTe$_2$ responsible for robust intrinsic ferromagnetism and higher Tc. This work opens a window for above-room-temperature ultrathin 2D magnets in vdW-integrated spintronics.
High-spin orbital interactions across van der Waals gaps controlling the interlayer ferromagnetism in van der Waals ferromagnets
我们研究了什么样的相互作用控制范德华铁磁体（如Fe 3-xGeTe 2，Cr2 Ge 2 Te 6，CrI 3和VI 3）中层间耦合的符号和强度，发现范德华能隙中的高自旋轨道相互作用是理解其铁磁性的关键。Fe_（3-x）GeTe_2Cr_2Ge_2 Te_6和Cr_I_3的层间铁磁耦合是由高自旋双轨道双电子不稳定性控制的，而VI_3的层间铁磁耦合是由高自旋四轨道双电子不稳定性控制的。这些相互作用解释了范德瓦尔斯铁磁体中许多看似令人困惑的观测结果。
Electrically-Tunable High Curie Temperature Two-Dimensional Ferromagnetism in Van der Waals Layered Crystals
识别具有高转变温度和电可调磁性的本征低维铁磁体对于小型化自旋电子学和磁电学的发展至关重要。最近在范德华晶体CrI $_3$和Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$中观察到了长程二维铁磁性，然而当减小到单层/几层时，它们的居里温度显著降低。本文利用重整化自旋波理论和第一性原理电子结构理论，对具有较高居里温度（~ 150 K）和较大带隙的van der Waals层状CrSBr和CrSeBr半导体的电调谐二维铁磁性进行了理论研究。高转变温度归因于强阴离子介导的超交换相互作用和由于大交换和单离子各向异性而引起的相当大的自旋波激发间隙。值得注意的是，空穴和电子掺杂可以将磁化易轴从面内方向切换到面外方向。这些独特的特性使单层CrSBr和CrSeBr成为实现2D自旋电子学和磁电学的有前途的平台，例如2D自旋场效应晶体管。
Tuning the Magnetism in Ultrathin CrxTey Films by Lattice Dimensionality
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Centre for Quantum Physics, Key laboratory of advanced optoelectronic quantum architecture and measurement (MOE), School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
Coexistence of ferromagnetism and ferroelectricity in the van der Waals multiferroic CuIn0.2V0.8P2S6
D crystal consortium, Materials Research Institute, Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料研究所）；Department of Physics, Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理系）；Department of Electrical and Computer Engineering and Quantum Technology Center, University of Maryland（马里兰大学电气与计算机工程系及量子技术中心）；Department of Chemistry, Michigan State University（密歇根州立大学化学系）；Department of Materials Science and Engineering, Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系）
Strain-Mediated Lattice Reconstruction Enhances Ferromagnetism in Cr2Ge2Te6/WTe2 van der Waals Heterobilayers
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and the Barcelona Institute of Science and Technology (BIST)（加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2），西班牙高等科学研究委员会（CSIC）和巴塞罗那科学与技术研究所（BIST））；Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）；Institut de Ciència de Materials de Barcelona, ICMAB-CSIC（巴塞罗那材料科学研究所，西班牙高等科学研究委员会（ICMAB-CSIC））；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（电子与光学材料研究中心，日本物质材料研究机构）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（材料纳米结构研究中心，日本物质材料研究机构）；Institute of Optical Materials and Technologies, Bulgarian Academy of Science（保加利亚科学院光学材料与技术研究所）；Institute of Solid State Physics, Bulgarian Academy of Sciences（保加利亚科学院固体物理研究所）；Quantum Innovation Centre (Q. InC), Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（量子创新中心（Q. InC），新加坡科技研究局（A*STAR））
Van der Waals epitaxial growth of topological insulator Bi$_{2-x}$Sb$_x$Te$_{3-y}$Se$_y$ ultrathin nanoplate on electrically insulating fluorophlogopite mica
我们报道了高质量的Bi $_{2-x}$ Sb $_x$ Te $_{3-y}$ Se $_y$纳米片（BSTS-NPs）的电绝缘氟金云母衬底上使用无催化剂的气相固体方法的生长。在优化的气压和合适的氩气流量下，我们控制了BSTS-NP的厚度、尺寸和组成。拉曼光谱显示系统的变化表明，BSTS-NP的厚度和组成确实是精确控制。电输运表明，在BSTS-NP中的鲁棒狄拉克锥载流子输运。由于BSTS-NP提供了可调谐狄拉克锥表面态的优越的主导表面输运，而体态的导电贡献可以忽略不计，因此BSTS-NP为探索三维拓扑绝缘体的内在物理现象以及未来的技术应用提供了理想的平台。
Interface-enhanced ferromagnetism with long-distance effect in van der Waals semiconductor
在二维（2D）材料中发现的铁磁半导体为高度集成和多功能的自旋电子学开辟了一条途径。现有的二维铁磁半导体材料的居里温度（TC）非常低，其磁调制效应与二维金属材料相比非常有限。发现界面效应有效地操纵三维磁性，为定制2D磁性提供了独特的机会。在这里，我们表明，二维铁磁半导体Cr2 Ge 2 Te 6的TC可以提高130%（从~65 K到150 K以上），当相邻的钨层。界面W-Te键合有助于TC增强，具有强的垂直磁各向异性（PMA），保证了在150 K下低电流密度下通过自旋轨道转矩的有效磁化切换。与传统磁体中的快速衰减不同，由于2D磁体固有的弱层间耦合，界面效应对Cr2 Ge 2 Te 6厚度和长距离效应（超过10纳米）具有弱依赖性。我们的工作不仅揭示了二维材料中独特的界面行为，而且将这一过程推向了实用的二维自旋电子学。
Discovery of intrinsic ferromagnetism in 2D van der Waals crystals
人们一直希望在二维（2D）范德华（vdW）晶体中实现长程铁磁有序，结合其丰富的电子和光学性质，将为磁、磁电和磁光应用开辟新的可能性。然而，在2D系统中，根据Mermin-Wagner定理，长程磁序受到热涨落的强烈阻碍，热涨落可能被磁各向异性抵消。通过缺陷和成分工程以及邻近效应的先前努力仅局部地或外部地引入磁响应。在这里，我们报告的第一个实验发现的内在长程铁磁秩序在原始的Cr2 Ge 2 Te 6原子层的扫描磁光克尔显微镜。在这样的2D vdW软铁磁体中，第一次，通过令人惊讶的小磁场（在这项工作中<= 0.3特斯拉）实现了对~ 35% - 57%增强的转变温度的前所未有的控制，这与三维区域中的转变温度对磁场的刚性形成鲜明对比。我们发现，小的外加磁场使有效的各向异性远远超过微小的磁晶各向异性，打开了一个相当大的自旋波激发间隙。证实了重整化自旋波理论，我们解释了这一现象，并得出结论，不寻常的场依赖性的转变温度构成了二维软铁磁vdW晶体的一个标志。我们发现的2D软铁磁Cr2 Ge 2 Te 6为研究基本自旋行为提供了一个接近理想的2D海森堡铁磁体，并为探索超紧凑自旋电子学等新应用打开了大门。
