聚态物理团队成功制备单层Fe5GeTe2二维铁磁材料

xiajia

近日，我院2022级博士研究生邓亚州利用机械剥离技术成功得到了单层Fe5GeTe2薄片样品，并研究了层数调控的磁输运性质，相关研究成果以“Layer-Number-Dependent Magnetism and Anomalous Hall Effect in van der Waals Ferromagnet Fe5GeTe2”为题，在国际知名期刊《Nano Letters》上在线发表（DOI：10.1021/acs.nanolett.2c02696）。我校博士生邓亚州为论文第一作者，中国科学技术大学项子霁教授和陈仙辉教授为共同通讯作者，安徽大学为第一单位。

         二维铁磁性在自旋电子器件领域具有重要的应用前景，也是近几年的研究前沿和热点。考虑到必须引入磁各向异性来抵消二维极限内破坏长程有序的强烈热涨落，范德华体系中的铁磁有序通常表现出显著的厚度依赖性和电场可调性，从而为器件性能的有效调控操作和工程设计提供了良好的机会。虽然在少数材料体系中已经发现了二维铁磁性，但磁性和电输运之间的微妙相互作用以及决定它们厚度依赖性的复杂机制仍不清楚。
         本工作详细研究了范德华铁磁材料Fe5GeTe2的磁性和磁输运性质从块材到单层的演变。在厚度大于3层的样品中，虽然整体物理性质与层数之间的关系较弱，但反常霍尔效应的磁滞回线表明了硬铁磁性随厚度的减小而增强。更令人惊讶的是，在厚度小于3层的样品中，我们观察到系列新的奇异磁输运特性。如双层Fe5GeTe2器件表现出强烈的垂直磁各向异性，这与厚样品的面内磁各向异性形成了鲜明对比，这种磁各向异性的切换伴随着来自外部机制的反常霍尔效应的极大增强。在单层器件中，硬磁性转变为类玻璃态行为，电阻由跳跃电导模型描述，突出了局域化效应在二维极限中的作用。在Fe5GeTe2薄片中观察到的丰富现象揭示了磁性与电荷自由度之间的复杂耦合。这些结果为高性能自旋电子器件工程应用开发提供了重要的理论指导。该项成果是在安徽大学陈仙辉院士工作站平台上完成的，也得到科技部国家重大研发计划项目的支持（项目号：2022YFA1602603）。
       文章来源：安徽大学