例如,我们可以将二维磁体的磁性印记到其他层上,而不改变它们的固有性质,从而创造出新型的自旋电子和磁子装置。[8–10] 这种设计概念可以用于将磁性与超导相结合的系统,以实现拓扑超导。[11,12] 由于它在构建用于拓扑量子计算的基于马约拉纳的量子比特模块中具有潜在作用,因此目前它正受到广泛关注。[12–14] 虽然很少有潜在的真实材料表现出拓扑超导性,[15–18] 但设计材料中所需的物理特性来自不同成分之间精心设计的相互作用。 对于拓扑超导,需要将 s 波超导与磁性和自旋轨道耦合相结合,以创造出人工拓扑超导体。 [12,19] 然而,组分之间的耦合对界面结构和电子特性高度敏感 [2,20],因此,具有原子级清晰和高度均匀界面的范德华材料是一个具有吸引力的平台,可用于实现和利用设计材料中出现的奇异电子相。最近有研究表明,层状材料在单层 (ML) 极限下仍能保持磁性。[4,5,21] 虽然第一份报告依赖机械剥离进行样品制备,但相关材料三溴化铬 (CrBr 3 ) 和 Fe 3 GeTe 2 也在超高真空 (UHV) 下使用分子束外延 (MBE) 生长,[22,23] 这对于实现干净的边缘和界面至关重要。由于这些材料的层状性质,它们本身缺乏表面键合位点,从而阻止了层之间的化学键合,并导致对界面的更好控制。最近,我们利用MBE成功制备了基于vdW异质结构的超导铁磁混合体系。[24,25] 更重要的是,通过结合自旋轨道耦合、二维铁磁CrBr 3 和超导铌二硒化物(NbSe 2 ),我们利用低温扫描隧道显微镜(STM)和扫描隧道光谱(STS)证明了一维马约拉纳边缘模式的存在。[25] 然而,对于未来的应用,还需要进一步系统的研究,以更好地理解在NbSe 2 基底上生长的单层CrBr 3 的电子和磁性。
我们对化学和相关的电子结构进行了全面分析 - 菱形Cr x 3(x = br,cl,i)van der waals散装晶体的构造。使用广义梯度近似加上动态均值字段理论,我们明确地证明了局部动力相关性对于对出现的近相质质量的一致理解和Mott局部电子状态的一致理解的重要性,显示了材料依赖性的单电子GGA Linehape和多孔电子相互作用之间的相互作用。为了探测相关的顺磁性电子状态,我们对CRCL 3和CRBR 3散装晶体进行了X射线吸收光谱(XAS)测量。我们相关的多体研究与了解顺磁性CR-Trihalides晶体的电子结构重建有关,并应广泛适用于其他范德华磁铁材料。
声子决定了由于其非零角动量而导致的非弹性光散射过程的光螺旋。在这里,我们表明二维(2D)磁性CRBR 3在布里鲁因区中心托有手性声子。这些手性声子是偶合性e g声子的线性组合,并且声子特征模词表现出顺时针和逆时针旋转振动,与对应于𝑙=±1的角动量。这种E G手性声子完全切换了入射圆形光的极化。另一方面,非分类的非手续A G声子在平面外磁场下显示出巨大的磁光效应,旋转了散射线性极化光的极化平面。随着磁场强度从0增加到5 t,散射光的相应极化程度从91%变为-68%。相比之下,手性E G模式不显示场依赖性。我们的结果为2D磁性材料中的语音性手性和磁光学现象的研究奠定了基础,及其相关应用,例如声子霍尔效应,拓扑光子学和拉曼激光。
磁性顺序。[7–20]铁磁层寄主非常相关的电子状态,这些状态会产生各种带状结构,包括金属,半导体或绝缘特性。[21–23]中,三锤铬[24-40](CRX 3)显示出由Cr D-Shell Electrons驱动的独特电子特性,这些特性同时促进了Cr-Cr – Cr Ferromagnetic耦合,宽带隙,宽带隙,宽大的界限和强度限制了confitoctonic状态。因此,CRX 3晶体的磁化状态与它们的磁光特性密切相关。fer- romagnetism诱导的滞后光学信号。These results unveiled ferromagnetic coupling between the Cr spins within a monolayer plane with easy axis magnetization ori- ented out-of-plane for CrBr 3 and CrI 3 and in-plane for CrCl 3 , thickness-dependent interplane ferromagnetic and antiferro- magnetic coupling in CrI 3 multilayers as well as light-mediated ferromagnetic response in doped transition metal二分法。[43–45]不幸的是,这些光学方法仅用作磁化探针,而磁性态和光激发之间的相互作用仍未开发。
鉴于拓扑自旋纹理在信息存储技术中的潜在应用,其生成和控制是现代自旋电子学最令人兴奋的挑战之一。特别令人感兴趣的是磁绝缘体,由于其低阻尼、无焦耳加热和减少的耗散,可以提供节能的自旋纹理平台。本文证明了样品厚度、外部磁场和光激发之间的相互作用可以产生大量的自旋纹理,以及它们在绝缘 CrBr 3 范德华 (vdW) 铁磁体中的共存。使用高分辨率磁力显微镜和大规模微磁模拟方法,证明了 T-B 相图中存在一个大区域,其中存在不同的条纹畴、skyrmion 晶体和磁畴,并且可以通过相位切换机制进行内在选择或相互转换。洛伦兹透射电子显微镜揭示了磁性纹理的混合手性,在给定条件下属于布洛赫类型,但可以通过厚度工程进一步操纵为尼尔类型或混合类型。可以通过标准光致发光光学探针进一步检查不同磁性物体之间的拓扑相变,该探针通过圆偏振分辨,表明存在激子-skyrmion耦合机制。研究结果表明,vdW磁绝缘体是一种有前途的材料框架,可用于操纵和生成与原子级设备集成相关的高度有序的skyrmion晶格。
