Quantum Design中国用户科研成果快报（2021年第6期）

超薄二维范德华晶体中固有铁磁性的发现，为探索二维限下的磁性开辟了令人兴奋的前景。我们发现，性质稳定的CrSe₂纳米片可以很容易地生长在无悬挂键的WSe₂基底上，并且厚度可以系统地调节到单层限。这些CrSe₂/WSe₂异质结构显示了高质量的van der Waals界面，具有良好的moiré超晶格和铁磁行为。在空气中暴露几个月后，我们没有发现表面粗糙度或磁性能有明显的变化。我们的计算表明，来自WSe₂衬底的电荷转移和CrSe₂内部的层间耦合对少层CrSe₂纳米片的磁性顺序起着关键作用。环境稳定、厚度可调的CrSe₂纳米片的高度可控生长为基础研究和磁电子和自旋电子器件的潜在应用奠定了坚实的二维磁体。

The magnetotransport measurements were carried out with a standard lock-in method using a physical property measurement system (Quantum Design). Hall measurements were performed with six- or four-terminal Hall bar structures using a physical property measurement system (Quantum design) with one or two lock-in amplifiers (SR830, Stanford).

我们报道了准一维Ba₉Fe₃Se₁₅材料特性。其在5.5 GPa的高温高压条件下合成，我们通过结构、磁性和输运测量对其常压和高压下的性质进行了系统研究。 Ba₉Fe₃Se₁₅结晶为单斜晶结构，沿c方向的FeSe₆八面体链组成。在14K时，它表现出相当大的非淬灭轨道磁矩，并发生类铁磁相变。常压下， Ba₉Fe₃Se₁₅表现出约为460 meV的能隙绝缘行为。而在高压下，整个金属化过程发生在约29 GPa，并伴随着从高自旋到低自旋的自旋过渡。

The magnetic properties were measured using a physical properties measurement system (SQUID, MPMS-SQUID VSM-094, USA) with a vibrating sample magnetometer module.

理解超导态和其他有序态(如反铁磁态或电荷密度波态)之间的竞争是凝聚态物理学的核心问题。近发现的层状kagome金属AV₃Sb₅ (A = K, Rb和Cs)为我们研究超导性和CDW态之间的相互作用提供了一个新的领域。在这里，我们通过高压电输运和磁化率测量研究了AV₃Sb₅家族中Tc高为2.7 K的CsV₃Sb₅ 。CDW跃迁受压力单调抑制，超导性随压力增加而增强，当压力增加到P₁≈0.7 GPa时，超导性出现意外抑制，当压力增加到1.1 GPa时， Tc再次随压力增加而增强。临界压力P₂≈2 GPa时，CDW完全被抑制，大Tc约为8 K。与一般的穹顶形行为相反，压力依赖的Tc显示了一个意外的双峰行为。在P₁处Tc的异常抑制伴随着量子振荡的快速衰减、剩余电阻率的突然增强和磁电阻的快速下降。我们的发现表明高压kagome晶格中超导和CDW态之间存在着不寻常的竞争。

Electrical transport measurements were carried out in a Quantum Design physical property measurement system. High pressure magnetic susceptibility measurements were performed in a miniature PCC using a SQUID magnetometer (MPMS-5 T, Quantum Design).

磁介电特性对先进材料的功能表达具有重要意义。在纳米尺度下，电磁波吸收材料的电磁特性的同步调控面临着巨大的挑战。在此，我们以金属有机框架(MOF)为模板，高度分散的ZnO和Co纳米粒子均匀地局限在石墨化n掺杂碳骨架内，在Co@NC-ZnO吸收材料中实现了平衡的电磁性能。同时，调整Co/Zn质量比和MOF框架实现材料动力学和对称形貌优化，实现包含立方体、截形立方体、十二面体、以及微球等结构。同时，改造的Co@NC-ZnO系统中同时兼容了电子传导网络和磁耦合网络。通过离轴电子全息图验证了增强的磁响应能力和独特的磁耦合。在这种Co-Zn-MOF衍生物中可以建立丰富的异质结界面和特殊的电子传导路径，促进介电损耗行为。如预期的那样，MOF衍生的Co@NC-ZnO吸收器表现出了出色的电磁波吸收能力，在仅1.9 mm厚度时反射损耗大，为−69.6 dB，在2.4 mm厚度时宽带吸收覆盖6.8 GHz。约束电磁平衡为MOF衍生的优秀MA材料和功能器件提供了新的设计策略。

Magnetic property was recorded at electron holography (JEM-2100F) and a superconducting quantum interference device magnetometer (MPMS VSM, Quantum Design Company) at room temperature.

淬灭无序和量子相变中的临界行为之间的相互作用在概念上是引人入胜的，并且对理解相变具有重要意义。然而，猝灭无序是否影响量子相变的普适性类尚不清楚。更重要的是，二维超导体在平面内磁场下没有超导金属跃迁，这限制了量子临界的普遍性。本文通过改变β-W薄膜的无序强度，观察了厚度调谐的超导-金属过渡的普遍性类。有限尺寸标度律揭示了通用性类的切换：在t_c⊥1~ 8 nm的临界厚度处，由量子Griffiths奇点转变为多个量子临界，然后在t_c⊥2~16nm处，由多个量子临界转变为单个临界。此外，在平面磁场下首次观察到超导-金属跃迁，并在t_c‖~8nm处发生了普适性类的变化。在面外和面内磁场下的厚度调谐普适性类的观察为超导金属跃迁的无序效应和量子临界提供了广泛的信息

Ce Huang and Enze Zhang carried out the 35 mK-PPMS measurements.

Electro-paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy and superconducting quantum interference device (SQUID) measurements were performed to clarify the electronic structures of newly formed complexes.

多铁质材料因其潜在的新科学和在数据存储和相互控制装置方面的应用前景而引起了人们的大兴趣。然而，它们仍然非常罕见，迫切需要开发。在这里，我们报道了一种有机-无机杂化钙钛矿三甲基氯甲基铵氯化铬(TMCM-CrCl₃)，显示了磁性和电有序共存。结果表明，在397 K时发生了准电-铁电相变(Aizu记法为6/mFm)，在Néel温度4.8 K时发生了自旋倾斜反铁磁有序相变。铁电性来源于TMCM阳离子的定向有序，磁性来源于[CrCl₃]⁻骨架。值得注意的是，TMCM-CrCl₃是我们所知的个实验证实的二价Cr²⁺基多铁材料。这项工作提出了杂化多铁质材料的新范畴，并展望了更多的Cr²⁺基多铁质材料的发展前景。

Magnetic measurements for the compound were performed on a Quantum Design MPMSXL5 SQUID system with polycrystalline samples.

The electrical transport and magnetoresistance (MR) measurements were performed using a physical property measurement system (PPMS-14, Quantum Design Inc.). The magnetization measurement was performed using a superconducting quantum interference device (MPMS3, Quantum Design Inc.).

本研究采用传统的熔融-淬火-退火工艺制备了一系列Bi₂Te_2-xS_1+x化合物。在0.03≤x≤0.25范围内， Bi₂Te_2-xS_1+x化合物具有Bi₂Te₃结构。S原子优先占据Te⁽²⁾位，而任何额外的S原子随机占据Te(1)位。实验结果和声子色散计算表明，Bi和Te⁽¹⁾原子所贡献的声子态密度的强耦合导致了较低的避过频率、声速、德拜温度，从而导致了较低的晶格热导率。此外，额外的S原子取代Te⁽¹⁾位置增强了合金声子散射，进一步抑制了晶格热导率。因而在523 K时获得了0.49 W m−1 K−1的超低晶格热导率。Cl 掺杂增加了室温载流子浓度，使Bi₂Te_1.93S_1.07样品的功率因数从1.5 mW m⁻¹ K⁻²显著提高到323 K掺杂样品的1.7 mW m⁻¹ K⁻² 。此外，Cl的掺杂增强了声子点缺陷散射，使其在573 K时的导热系数降至0.41 W m⁻¹ K⁻¹ 。由于电子输运性能的优化和晶格热导率的降低， Bi₂Te_1.93S_1.065Cl_0.005样品在623 K时ZT高达0.67，且在整个温度范围内都优于本征Bi₂Te₃。

The Hall coefficient RH and low temperature heat capacity were measured on the Physical Property Measurement System (Quantum Design, San Diego, CA, USA).

范德华(vdW)层状过渡金属二硫族化合物(TMDC)半导体的本征非磁性限制了这些半导体在自旋电子领域的应用。本文利用简易的磁性铬(Cr)掺杂方法，在vdW层状2H-MoTe₂半导体中诱导固有铁磁性。通过调节Cr掺杂浓度，可以很好地调节居里温度(T_c)和饱和磁化强度(Ms)。vdW层状Cr掺杂2H-MoTe₂块体晶体的T_c可达275 K，远高于近报道的van der Waals铁磁半导体(T_c大多小于70 K)，这与原始MoTe₂的抗磁特性相反。同时，vdW层状Cr掺杂2H-MoTe₂块体晶体的高(Ms可达4.78 emu g^-1，高于大多数磁性元素掺杂vdW材料。此外，所有生长的Cr掺杂2H-MoTe₂ (Cr-2H-MoTe₂) 单晶显示出大的磁各向异性，且易磁化轴为平面方向。 Cr-2H-MoTe₂的铁磁性具有固有特性，这主要归因于Cr掺杂引起的自旋化，密度泛函理论(DFT)计算证实了这一点。我们的方法提供了一种调整vdW层状半导体中的铁磁性和探索其不同的自旋电子和磁电应用的途径。

Thermomagnetic tests (M−T, magnetization versus temperature) and magnetization versus magnetic field (M−H) tests were conducted with a vibrating sample magnetometer (VSM, Quantum Design) system. The electrical transport properties were measured in a physical property measurement system (PPMS, DynaCool, Quantum Design) with a five-terminal configuration using silver electrodes.

CsV₃Sb₅是一种新发现的Z₂拓扑kagome金属，在常压下表现出类电荷密度波(CDW)有序（T ^* =94 K）和超导性（ Tc =2.5 K ）共存。本文通过测量CsV₃Sb₅中CDW和SC在小于6.6 Gpa的不同压力下的电阻率、直流和交流磁化率，研究了CDW和SC之间的相互作用。在Pc1 ≈ 0.6~0.9 GPa时，CDW转变发生了细微的改变，在P_c2 ≈ 2 GPa时CDW转变完全消失。相对应， Tc(P)呈现出不同寻常的M型双dome，dome峰值分别出现在P_c1和Pc2附近，Tc在2 GPa时增加三倍，达到约8 K。得到的温度-压力相图与非常规超导体的相图相似，表明了在P_c1≤P≤P_c2的中间压力范围内，类CDW序与SC之间存在着密切的竞争关系，表现为超导转变的展宽和超导体积分数减小。这项工作不仅显示了提高V基kagome超导体的T_c的潜力，而且也为这种新型拓扑kagome金属家族中与电子关联相关的丰富物理提供了更多的见解。

dc magnetization measurements on sample No. 5 up to 0.87 GPa were performed with a miniature BeCu PCC fitted into the commercial Magnetic Property Measurement System (Quantum Design). 

具有特殊磁性和超导性的材料通常会产生新奇物理现象。本文研究了具有双磁子晶格的(Eu,La)FeAs₂体系的物理性质。母体EuFeAs₂表现出各向异性相关的磁性行为，如Eu相关力矩倾斜和交换偏置。通过La的掺杂，在过掺杂区域由于Eu²⁺的铁磁性实现了磁性各向异性的增强，并在Eu_0.8La_0.2FeAs₂中发现了铁磁/超导回路的特殊交换偏置。同时，铁相关的反铁磁性对La掺杂表现出不同寻常的鲁棒性。理论计算和57Fe Mössbauer光谱研究揭示了铁相关反铁磁性的掺杂可调双流动/局域性质。 Eu_0.8La_0.2FeAs₂进一步揭示了Eu相关的铁磁性、铁相关的强反铁磁性和超导性的共存，为进一步探索潜在的应用和涌现物理学提供了平台。后，我们建立了(Eu,La)FeAs₂的电子相图，整个超导穹顶与Fe相关的反铁磁相相邻，这有助于寻找高温超导的潜在线索。

Electrical transport, heat capacity, and magnetic measurements were conducted on a PPMS and a magnetic property measurement system (MPMS) (Quantum Design).

等结构合金化是通过降低热导率来提高窄间隙半导体热电性能的重要途径。然而，由于原子乱序，也损害了载流子的移动。在这里，我们将合金化的概念从“等结构”扩展到“准等结构”，即两种合金成分不再是严格的等结构，而是在结构上密切相关。为了验证这一概念，我们合成了一系列立方型Cu₂SnSe₃ -四方型Cu₃SbSe₄准等结构合金(Cu_2+xSn_1–xSb_xSe_3+x)，并系统地研究了它们的热电输运性能。在准等结构合金化过程中没有发现载流子迁移率的显著损失，这可能是由于两端构件的结构相似以及Sn和Sb之间的质量对比可以忽略不计。令人惊讶的是，673 K时Cu₂SnSe₃/Cu₃SbSe₄的晶格热导率从1.2 W m^-1K ^{- 1}显著降低到Cu₅SnSbSe₇的0.4 W m^-1K ^{- 1} ，这很难从固溶体的角度解释。我们的x射线光电子能谱分析清楚地表明，Sn²⁺和Sn⁴⁺在合金体系中共存，而Sn在Cu₂SnSe₃中仅表现为Sn⁴⁺。我们推断Cu₂SnSe₃在准等结构合金化过程中微小的结构变化使Sn不一致，导致其价态分裂。因此，混合价散射强烈阻碍声子在合金化之外的传播。结果表明，当x = 0.2时，ZT≈0.4，比x = 0时提高了150%。如果能充分优化载流子浓度，我们期望这些准等结构合金具有更高的热电性能。

The Hall coefficient (RH) was measured using a physical property measurement system (PPMS-9, Quantum Design).

软磁金属材料是发电机、电动机和变压器的关键部件。目前使用的软磁金属材料的居里温度限制了其在高温环境中的应用。本研究通过改变Co含量来调整bcc / fcc结构比，使高居里温度的Fe_100-xCo_x(70≤x≤93)磁致伸缩系合金的磁致伸缩性能接近于零，改善了其软磁性能。随着Co含量的增加，我们观察到从bcc到fcc的三种晶体结构的演化，以及∧型、∨型和M型三种磁致伸缩曲线的演化，并可以用畴转换模型很好地解释。Fe₂₀Co₈₀的佳组成为bcc相和fcc相共存，磁致伸缩为- 3ppm，矫顽场为0.18 kA/m，饱和磁化强度为183 Am²kg⁻¹。本研究为设计零磁致伸缩的磁性功能材料提供了一条有效途径。

Magnetic measurements were performed with a physical property measurement system (PPMS-9) and vibrating sample magnetometer (VSM, Lakeshore8600) at room temperature (RT).