Quantum Design中国用户科研成果快报（2022年第6期）

2022-08-20 06:57:40, Dr. Sun QUANTUM量子科学仪器贸易（北京）有限公司

Quantum Design中国用户科研成果快报

（2022年第6期）

《Quantum Design中国用户科研成果快报》是由Quantum Design中国定期汇总Quantum Design中国用户（包括综合物性测量PPMS、全新一代磁学测量系统MPMS3用户等）在众多研究领域的近期科研成果，为大家的相关科学研究提供参考。

本期文献目录：

1. Chiral molecular intercalation superlattices. Nature (2022) 湖南大学段曦东等.

2. Giant Negative Magnetoresistance beyond Chiral Anomaly in Topological Material YCuAs₂. Adv Mater (2022) 中科大陈仙辉等.

3. Air-stable ultrathin Cr₃Te₄ nanosheets with thickness-dependent magnetic biskyrmions. Materials Today (2022) 湖南大学段曦东等.

4. Phase diagrams on composition-spread Fe_yTe_1-xSe_x films. Science Bulletin (2022) 中科院物理所赵忠贤等.

5. Remarkable Magnetic Exchange Coupling via Constructing Bi‐Magnetic Interface for Broadband Lower‐Frequency Microwave Absorption. Advanced Functional Materials (2022) 复旦大学车仁超等.

6. Large Thermopower Enhanced by Spin Entropy in Antiferromagnet EuMnSb₂. Advanced Functional Materials (2022) 中科大陈仙辉等.

7. High Spin Hall Conductivity Induced by Ferromagnet and Interface. Advanced Functional Materials (2022) 武汉大学熊锐等.

8. Synthesis of Group VIII Magnetic Transition-Metal-Doped Monolayer MoSe₂. ACS Nano (2022) 湖南大学段曦东等.

9. Caged-Cation-Induced Lattice Distortion in Bronze TiO₂ for Cohering Nanoparticulate Hydrogen Evolution Electrocatalysts. ACS Nano (2022) 中科院硅酸盐所黄富强等.

10. Orthogonal interlayer coupling in an all-antiferromagnetic junction. Nat Commun (2022) 中科院物理所韩秀峰等.

11. A new class of bilayer kagome lattice compounds with Dirac nodal lines and pressure-induced superconductivity. Nat Commun (2022) 中科大陈仙辉等.

12. Alloying Motif Confined in Intercalative Frameworks toward Rapid Li-Ion Storage. Adv Sci (Weinh) (2022) 中科院硅酸盐所黄富强等.

13. Atomic origin of the coexistence of high critical current density and high Tc in CuBa₂Ca₃Cu₄O_10+δ superconductors. NPG Asia Materials (2022) 中科院物理所靳常青等.

14. Vapor phase polymerization of Ag QD-embedded PEDOT film with enhanced thermoelectric and antibacterial properties. NPG Asia Materials (2022) 中科院硅酸盐所陈立东等.

15. Unraveling the Evolution of Transition Metals during Li Alloying–Dealloying by In-Operando Magnetometry. Chemistry of Materials (2022) 青岛大学李强等.

16. High-Performance and Stable (Ag, Cd)-Containing ZnSb Thermoelectric Compounds. ACS Appl Mater Interfaces (2022) 中科院硅酸盐所陈立东等.

17. On the ε → τ phase transformation and twinning in L1₀−MnAl alloys. Acta Materialia (2022) 西安交通大学马天宇等.

18. Coercivity enhancement of Nd-La-Ce-Fe-B sintered magnets: Synergistic effects of grain boundary regulation and chemical heterogeneity. Acta Materialia (2022) 北京工业大学岳明等.

19. Strong-coupling superconductivity with T_c ∼ 10.8 K induced by P doping in the topological semimetal Mo₅Si₃. Science China Materials (2022) 中科院物理所任治安等.

20. Ultrahigh yield and large-scale fast growth of large-size high-quality van der Waals transition-metal telluride single crystals. Cell Reports Physical Science (2022) 华中科技大学常海欣等.

21. Strong enhancement of superconductivity in the topological transition metal silicide W₅Si₃ by Re doping. Inorganic Chemistry Frontiers (2022) 浙江大学曹光旱等.

22. Consecutive topological phase transitions and colossal magnetoresistance in a magnetic topological semimetal. npj Quantum Materials (2022) 浙江大学袁辉球等.

23. Magnetostructural phase transitions and magnetocaloric effect in Mn-Fe-Ni-Ge-B alloys. Journal of Alloys and Compounds (2022) 西安交通大学马天宇等.

24. Topological Hall effect associated with spin reorientation transition in tetragonal Mn_1.9Co_0.1Sb ferrimagnet. Journal of Alloys and Compounds (2022) 江西理工大学马胜灿等.

25. Decreased order-disorder transition temperature and enhanced phonon scattering in Ag-alloyed Cu₃SbSe₃. Journal of Alloys and Compounds (2022) 重庆大学周小元等.

26. Pressure Control of the Structure and Multiferroicity in a Hydrogen-Bonded Metal-Organic Framework. Inorg Chem (2022) 燕山大学柳忠元等.

27. Impact of Ligand Substituents on the Magnetization Dynamics of Mononuclear Dy(III) Single-Molecule Magnets. Inorg Chem (2022) 南开大学师唯等.

28. Facet-dependent Electronic Quantum Diffusion in the High-Order Topological Insulator Bi₄Br₄. Physical Review Applied (2022) 北京航空航天大学郝维昌等.

29. Pressure effect in the antiperovskite phosphide superconductor Sr(Pt_0.9Pd_0.1)₃P. Physical Review B (2022) 中科院物理所程金光等.

30. RKKY-type in-plane ferromagnetism in layered Mn_1/4NbS₂ single crystals. Physical Review B (2022) 中科大陆亚林等.

31. Epitaxial stabilization of an orthorhombic Mg-Ti-O superconductor. Physical Review B (2022) 中科院物理所金魁等.

32. Effect of iron vacancies on magnetic order and spin dynamics of the spin ladder BaFe_2−δS_1.5Se_1.5. Physical Review B (2022) 中山大学王猛等.

33. Magnetic and transport properties of the topological compound DySbTe. Physical Review B (2022) 中科院金属所张志东等.

34. Nematic Fluctuations in the Non-Superconducting Iron Pnictide BaFe_1.9−xNi_0.1Cr_xAs₂. Frontiers in Physics (2022) 中科院物理所李世亮等.

35. Investigations on the magnetocaloric effect and critical behavior of CoGa_1.2Fe_0.8O₄ spinel ferrite. Journal of Solid State Chemistry (2022) 北京科技大学王守国等.

36. Magnetic and transport properties of chiral magnet Co₇Zn₈Mn₅. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2022) 江西理工大学马胜灿等.

37. Tracking the nematicity in cuprate superconductors: a resistivity study under uniaxial pressure. J Phys Condens Matter (2022) 中科院物理所李世亮等.

38. Superconductivity in CuIr_2–xAl_xTe₄ telluride chalcogenides. Chinese Physics B (2022) 中山大学王猛等.

39. The Metal Ion Release of Manganese Ferrite Nanoparticles: Kinetics, Effects on Magnetic Resonance Relaxivities, and Toxicity. ACS Appl Bio Mater (2022) 西北大学樊海明等.

湖南大学段曦东等

Chiral molecular intercalation superlattices. Nature (2022)

摘要

手性诱导自旋选择(CISS)的发现可实现零磁场下自旋方向的操纵，为新型自旋电子器件设计提供了可能。但到目前为止，将CISS引入固体材料或器件的多种途径，往往使得系统存在高不均匀性、低自旋选择性或稳定性受限，难以形成稳健的自旋电子器件。本文报道了一种新型的手性分子插层超晶格(CMIS)，可以作为一种稳健的固态手性材料平台来探索CISS。X射线衍射和透射电子显微镜研究表明，超晶格具有晶体原子层和自组装手性分子层交替排布的结构。圆二相色性研究显示右手性(R-)和左手性(S-) CMIS之间有明显的手性依赖信号。此外，通过使用CMIS作为自旋滤波层，我们创建了具有明显手性依赖的隧道电流的自旋选择隧道结，实现了超过300%的隧道磁电阻比和超过60%的自旋极化比。结合电子性质广泛可调的2DACs家族和大量可设计结构图案的手性分子，CMIS实现了一个丰富的人工手性材料家族，可应用于研究CISS效应以及新型自旋电子器件。

PPMS Resistivity

The STJ devices were then wire bonded to the chip carrier for electrical and magnetotransport characterizations in a physical properties measurement system (Quantum Design, lnc.).

中科大陈仙辉等

Giant Negative Magnetoresistance beyond Chiral Anomaly in Topological Material YCuAs₂. Adv Mater (2022)

摘要

巨大的负磁阻MR效应，常见于各种磁性系统，是自旋电子学的一个重要技术特性。最近，拓扑半金属中所谓的“手征反常”提供了一种非磁性材料产生相当大的负MR效应的方法。但是，它要求施加的磁场必须严格沿电流方向，这对实际应用有很大的限制。本篇工作在非磁性Dirac材料YCuAs₂中发现了一个巨大的负MR效应，其值在9T和2K时高达−40%，而且不受应用磁场的特定配置的限制。基于磁化率和核磁共振测量，负MR效应与空穴诱发局域磁矩的自旋依赖散射紧密相关，这超越了经典的近藤效应范畴。本研究不仅为基于非磁性拓扑材料的自旋电子学研究提供了新的途径，而且有助于进一步理解拓扑材料中的负磁阻效应。

PPMS Resistivity + MPMS

The electrical transport measurements up to 9 and 14 T were conducted in a Quantum Design physical property measurement system (PPMS-9) and PPMS Dynacool-14 with the conventional four probe method. DC magnetic susceptibility was measured employing the commercial SQUID-VSM (7 T, Quantum Design).

湖南大学段曦东等

Air-stable ultrathin Cr₃Te₄ nanosheets with thickness-dependent magnetic biskyrmions. Materials Today (2022)

摘要

具有固有磁性的二维材料在自旋电子学和谷电子学领域具有潜在应用价值和基础研究价值。本文利用化学气相沉积方法，合成了厚度可控的2D Cr₃Te₄纳米片。反射磁圆二相色性RMCD和磁输运测试表明，Cr₃Te₄纳米片具有良好的环境稳定性和厚度依赖的铁磁行为，居里温度在165-235K范围。洛伦兹透射电镜揭示了超薄Cr₃Te₄纳米片的拓扑非平凡磁自旋态。当施加面外磁场时， Cr₃Te₄中的磁条畴可以转变为biskyrmion泡。外加磁场和纳米薄片的厚度分别可以调节biskyrmion的大小和密度。总结而言，本文在空气稳定的2D磁体中发现的非平凡磁自旋拓扑态，可以为磁存储、传感器和自旋电子学的新设计提供可能。

PPMS Resistivity & VSM

Hall measurements were performed with six or four-terminal Hall bar structures by using a physical property measurement system (Quantum design). The VSM measurement was performed in a physical property measurement system (Quantum design).

中科院物理所赵忠贤等

Phase diagrams on composition-spread FeyTe1-xSex films. Science Bulletin (2022)

摘要

Fe_yTe_1−xSe_x是一种典型的铁基高温超导体，其结构简单，物理性质丰富，其中Se含量的两个极端x = 0和1分别表现出反铁磁相和向列相，因而可作为研究超导相互作用的理想材料。然而，到目前为止，Fe_yTe_1−xSe_x全化学组成的完整相图仍然缺失，一方面，当x ~ 0.6-0.9，晶体会发生相分离，另一方面，Te和Se都是挥发性元素，精细控制晶体组成在实验上具有挑战性。本文通过高通量薄膜合成和表征技术，建立了Fe_yTe_1−xSe_x的完整相图。首先通过先进的组合合成工艺在一块CaF₂衬底上制造出一种外延成分扩散Fe_yTe_1−xSe_x薄膜，该薄膜包含了Se含量x从0到1的完整组分。微区成分分析和X射线衍射表明外延薄膜化学成分和晶格参数的连续演变。微尺度工艺实现了不同硒含量的电输运测量，分辨率达到前所未有的0.0074。结合文献中的自旋结构，我们建立了一个统一Fe_yTe_1−xSe_x的电磁性质的完整相图。我们的成分扩散Fe_yTe_1−xSe_x薄膜克服了相分离和化学成分精确控制的挑战，为研究超导与磁性关联关系的研究提供了理想的平台。

PPMS Resistivity

Electrical transport measurements were carried out using standard 4- probe method in the Physical Property Measurement System (PPMS).

复旦大学车仁超等

Remarkable Magnetic Exchange Coupling via Constructing Bi‐Magnetic Interface for Broadband Lower‐Frequency Microwave Absorption. Advanced Functional Materials (2022)

摘要

第五代通信(5G)的快速发展造成了严重的低频(2-8 GHz)微波污染，低频微波吸收器的需求日益迫切。然而，目前微波吸收材料中波阻抗和微波耗散能力的强耦合性大大阻碍了其在低频范围的应用。合理设计硬/软铁氧体复合异质结构为这一问题的解决提供了可能。在此背景下，本文采用简单的喷雾干燥和溶剂热方法，构建了具有大面积异质界面的硬/软核壳结构BaFe_(12-x)Co_xO₁₉@Fe₃O₄ ，其中BaFe_(12-x)Co_xO₁₉为硬磁核心，Fe₃O₄为软磁外壳，独特的核壳界面提供了超出Snoek的限制的磁交换耦合相互作用，大大提升低频微波吸收能力。因此，典型BaFe_11.6Co_0.4O₁₉@Fe₃O₄微复合材料在3.5 mm厚度时最小反射损耗(RL_min)达到−48.9 dB，其反射损耗＜−10db的带宽可以覆盖几乎所有的S和C频段(2.6-8 GHz)。总体而言，本研究提供了一种简单、可控的途径，提高了磁性复合材料的磁耗损能力，实现了波阻抗和微波耗散能力的解耦，为先进低频吸磁材料的发展拓宽了道路。

MPMS

Hysteresis loops were measured on a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer (MPMS VSM, Quantum Design Company).

中科大陈仙辉等

Large Thermopower Enhanced by Spin Entropy in Antiferromagnet EuMnSb₂. Advanced Functional Materials (2022)

摘要

热电材料可实现无污染的电热相互转换，因此在发电和制冷领域具有应用潜力。尽管热电性质被认为与电荷和晶格自由度密切相关，但在电子-电子相关的情况下，电子自旋自由度也对材料热电性质具有重要贡献。本文报道了反铁磁EuMnSb₂中存在较大的磁热功率(MTEP)。在零场时，热功率随温度降低而增加，并在~70 K达到最大值，而后随温度下降，接近Eu自旋反铁磁序温度(TN) ，热功率迅速降低。在磁场作用下， T_N以下热功率随磁场变化较弱，而T＞ T_N时，热功率被磁场明显抑制，这说明了与自旋自由度相关的贡献。T_N以上的负MTEP与场相关的自旋熵密切相关。这些观测结果表明，Eu磁矩自旋熵可能是EuMnSb₂中热功率强增强的最可能的来源。这些结果为利用自旋自由度提高材料热电性能以及寻找更好的热电材料提供了新的途径。

PPMS Resistivity & HC+ MPMS

Resistivity was measured using the standard four-probe method in Quantum Design PPMS-14. Specific heat was measured in Quantum Design PPMS-14. Magnetization measurements were performed using Quantum Design MPMS-5.

武汉大学熊锐等

High Spin Hall Conductivity Induced by Ferromagnet and Interface. Advanced Functional Materials (2022)

摘要

自旋轨道矩(SOT)可实现磁性纳米结构的磁动力学操控，已在不同体系被观测和研究。但受到转矩效率的限制，超硬铁磁中SOT诱导开关的实现仍具挑战。本文报道了在化学无序的软磁Fe_0.5Pt_0.5和Pt/ Fe_0.5Pt_0.5双层膜中发现的SOT效应，由于磁化增强的自旋霍尔效应， Fe_0.5Pt_0.5的类阻尼转矩效率和自旋霍尔电导率(SHC)可以分别达到1.11和1.08 × 106ℏ/2e Ω⁻¹m⁻¹ ，远高于常规材料。此外，由于界面对称性破缺，Pt/ Fe_0.5Pt_0.5界面SHC增强至2.93 × 106ℏ/2eΩ⁻¹m⁻¹ 。该材料可以作为超硬交换耦合系统的磁化开关，实现系统在相对较小的电流和1T磁场下的开关。本文的发现将推动超高密度、低功耗SOT器件的发展。

PPMS Resistivity

The electric measurements were carried by PPMS, Keithley 2400 digital Source-meter, Keithley 2182a nanovoltmeter, and STANFORD SR830 lock-in amplifier.

湖南大学段曦东等

Synthesis of Group VIII Magnetic Transition-Metal-Doped Monolayer MoSe₂. ACS Nano (2022)

摘要

vdW过渡金属二硫族半导体TMDs由于其固有的非磁性，在自旋电子学领域应用受限。近来的研究证明，取代掺杂是改变TMDs磁性的有效途径。然而，高效、可重复的TMDs取代掺杂仍有待研究。在此，我们通过化学气相沉积方法实现了VIII族磁过渡金属掺杂二硒化钼(MoSe₂)单晶，具有高度可控性和可重复性。高角度环暗场STEM研究进一步证实了Fe原子确实取代地合并到单层MoSe₂。通过控制FeCl₃/Na₂MoO₄的比例，可得到Fe掺杂浓度为0.93% ~ 6.10%的MoSe₂单层膜。此外，该策略还可以推广到Co(Ni)掺杂MoSe₂单层膜。磁滞回线(M-H)测量表明，掺杂了VIII族磁过渡金属的MoSe₂样品具有室温铁磁性。此外，Fe掺杂MoSe₂场效应晶体管表现出n型半导体特性，表明室温稀磁半导体的获得。我们的方法在磁过渡金属取代掺杂TMDs中具有普适性，这种替代掺杂的发现可激发了相关自旋电子和磁电应用的进一步研究。

PPMS VSM

Magnetic measurements were performed using a Quantum Design PPMS.

中科院硅酸盐所黄富强等

Caged-Cation-Induced Lattice Distortion in Bronze TiO₂ for Cohering Nanoparticulate Hydrogen Evolution Electrocatalysts. ACS Nano (2022)

摘要

缺陷工程为异质纳米结构中支撑结构和活性纳米颗粒之间的优化平衡提供了一种有效方法，表现出高效的协同催化作用。本文通过将碱金属笼载入到TiO₂开放孔洞中，实现了高密度的晶格畸变和缺陷(Na-TiO₂(B))，从而有效地将纳米级电催化剂凝聚到碱性析氢反应(HER)中。由于晶格失配的消除，RuMo双金属纳米颗粒可以定向锚定在Na-TiO₂(B)上，锚定角度约为∼22° ，有效促进了纳米颗粒的均匀分散和尺寸的减小。此外，Na笼可以显著增强RuMo/Na-TiO₂(B)基质的亲水性，使基质的水解和析氢能力协同增强。与预期的一样，这种富含结构畸变的Na笼纳米复合催化剂与Pt/C相比，周转频率(TOF)提高了6.4倍。该研究通过引入阳离子笼，实现了高密度晶格畸变的稳定纳米异质结催化剂，为先进电催化转化提供了一种范式。

PPMS Resistivity

The conductivity was measured by a four-probe method on Quantum Design Physical Properties Measurement System (PPMS-9T).

中科院物理所韩秀峰等

Orthogonal interlayer coupling in an all-antiferromagnetic junction. Nat Commun (2022)

摘要

在传统的铁磁体/间隔体/铁磁体三明治结构中，由于耦合能低、磁化强度大，通常不存在非共线耦合。对于反铁磁(AFM)，较小净磁矩可以在相当大的耦合场下表现出低耦合能，但AFM三明治结构却鲜有研究。本文研究了全反铁磁异质结Fe₂O₃/Cr₂O₃/Fe₂O₃在室温下的正交层间耦合，发现顶部和底部Fe₂O₃层中Néel向量呈现出强烈的正交耦合，并且耦合强度显著依赖于反铁磁Cr₂O₃间隔层厚度。经过能量和对称性分析，正交耦合并非通过Cr₂O₃间隔层的均匀磁序的直接耦合实现，而是经由Cr₂O₃中的非均匀畴壁实现的。本文发现的反铁磁结中强烈的长程耦合为设计反铁磁结构提供了一种新的方法，可能成为一种有前景的反铁磁器件组成部分。

PPMS Resistivity & Rotator

The in-plane angle dependence of SMR is performed in a physical property measurement system (PPMS, Quantum Design).

中科大陈仙辉等

A new class of bilayer kagome lattice compounds with Dirac nodal lines and pressure-induced superconductivity. Nat Commun (2022)

摘要

由过渡金属离子组成的笼目晶格为研究几何、电子序和能带拓扑之间的关联关系提供了一个良好的平台。在非磁性kagome金属AV₃Sb₅ (A = K, Rb, Cs)中，与潜在拓扑能带结构密切相关的多重竞争序的发现进一步将矾基笼目材料推向了量子前沿热点。本文报道了新型钒基化合物AV₆Sb₆ (A = K, Rb, Cs)和V₆Sb₄，它们具有双层kagome格子，与AV₃Sb₅可一起归纳为通用化学式(Am_-1Sb_2m)(V₃Sb)_n(m = 1, 2; n = 1, 2)。理论计算结合角度分辨光电子能谱，发现这些化合物在费米能级附近具有狄拉克节点线。AV₆Sb₆中的压致超导现象进一步表明了这些材料可能存在一系列层展现象。新型层状kagome材料家族的建立为设计具有不同拓扑非平庸和集体基态的kagome系统铺平了道路。

PPMS Resistivity + MPMS

Magnetization measurements were performed on a Quantum Design Magnetic Properties Measurement Systems (MPMS-5). The transport properties were measured on the Quantum Design Physical Properties Measurement System (PPMS-9) using a standard six-probe configuration.

中科院硅酸盐所黄富强等

Alloying Motif Confined in Intercalative Frameworks toward Rapid Li-Ion Storage. Adv Sci (Weinh) (2022)

摘要

高容量合金型阳极材料因体积膨胀而导致放电容量差，而高放电容量插层型阳极材料则存在理论容量低的问题。在此，本文提出了一种在插层框架中加入合金的新机制，以赋予阳极高容量和高放电性能。以铟钒氧化物(IVO)为例，合金型In分散在稳定的插层V₂O₃中形成固溶体。合金型In元素提供了高锂存储容量，而稳定的、锂导电的V-O框架有效地缓解了In的体积膨胀和聚集。该阳极材料在1 Ag⁻¹条件下具有1364 mAhg⁻¹的放电容量，在600次循环后在10 Ag⁻¹条件下具有814 mAhg⁻¹的非凡循环性能(10 000次循环后，在50 Ag−1条件下具有124.9 mAhg−1)。可以看出，(In,V)₂O₃固溶体具有优于一般合金型阳极材料的电化学放电性能。这一策略也可以推广到制造其他合金/插层混合阳极，如(Sn,V)O₂和(Sn,Ti)O₂，同时也说明这一策略对锂的快速、大容量存储的普适性。