Quantum Design中国用户科研成果快报(2023年第1期)

2023-04-06 15:25:13, 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(2023年第1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. Room-temperature magnetoresistance in an all-antiferromagnetic tunnel junction. Nature (2023)  北京航空航天大学 刘知琪.

2. Long-range ordered porous carbons produced from C60. Nature (2023)  中科大 朱彦武.

3. Origin of the Anomalous Electrical Transport Behavior in Fe Intercalated Weyl Semimetal Td-MoTe2. Adv Mater (2023)  中科院固体物理所 孙玉平.

4. Light-Induced Mott Insulator-to-Metal Phase Transition in Ultrathin Intermediate-Spin Ferromagnetic Perovskite Ruthenates. Adv Mater (2023)  南京大学 宋凤麒.

5. Thickness-Dependent Topological Hall Effect in Two-Dimensional Cr5Si3 Nanosheets with Non-Collinear Magnetic Phase. Adv Mater (2023)  湖南大学 段曦东.

6. High Thermoelectric Performance in Earth‐Abundant Cu3SbS4 by Promoting Doping Efficiency via Rational Vacancy Design. Advanced Functional Materials (2023)  重庆大学 周小元.

7. Anomalous enhancement of the Nernst effect at the crossover between a Fermi liquid and a strange metal. Nature Physics (2023)  上海交通大学 邢辉.

8. Solid state ionics enabled ultra-sensitive detection of thermal trace with 0.001K resolution in deep sea. Nat Commun (2023)  清华大学 王朝.

9. General low-temperature growth of two-dimensional nanosheets from layered and nonlayered materials. Nat Commun (2023)  湖南大学 段曦东.

10. Bottom-up evolution of perovskite clusters into high-activity rhodium nanoparticles toward alkaline hydrogen evolution. Nat Commun (2023)  中科院上硅所 黄富强.

11. Significant Unconventional Anomalous Hall Effect in Heavy Metal/Antiferromagnetic Insulator Heterostructures. Adv Sci (Weinh) (2023)  清华大学 南策文.

12. Multiprincipal Element M2FeC (M = Ti,V,Nb,Ta,Zr) MAX Phases with Synergistic Effect of Dielectric and Magnetic Loss. Adv Sci (Weinh) (2023)  复旦大学 修发贤.

13. Nanoscale Borate Coating Network Stabilized Iron Oxide Anode for High-Energy-Density Bipolar Lithium-Ion Batteries. Small (2023)  中科院硅酸盐所 黄富强.

14. Modulating Exchange Bias, Anisotropic Magnetoresistance, and Planar Hall Resistance of Flexible Co/MnN Epitaxial Bilayers on Mica by Bending Strain. ACS Appl Mater Interfaces (2023)  天津大学 米文博.

15. In-situ high-energy X-ray diffraction study of the early-stage decomposition in 2:17-type Sm-Co-based permanent magnets. Acta Materialia (2023)  西安交通大学 马天宇.

16. Magnetic nanocomposites for magneto-promoted osteogenesis: from simulation auxiliary design to experimental validation. Nanoscale (2023)  中科院长春应用化学所 章培标.

17. Giant low-field magnetocaloric effect of (Er,Y)Cr2Si2 compounds at ultra-low temperatures. Science China Materials (2023)  北京科技大学 王守国.

18. Ultrafast Control of Interfacial Exchange Coupling in Ferromagnetic Bilayer. Advanced Electronic Materials (2023)  中科院半导体所 赵建华.

19. Structural, magnetic and magnetocaloric properties in distorted RE2NiTiO6 double perovskite compounds. Journal of Physics: Energy (2023)  杭州电子科技大学 李领伟.

20. Higher-order oscillatory planar Hall effect in topological kagome metal. npj Quantum Materials (2023)  中山大学 王猛.

21. Competition effect of light and heavy rare earth in Pr1-xGdxCo3 compounds with large coercivity and exchange bias. Journal of Alloys and Compounds (2023)  华南理工大学 刘仲武.

22. Mechanism of Ti-rich grain boundary phase formation and coercivity reinforcement in Sm(Fe0.8Co0.2)11TiB melt-spun ribbons. Scripta Materialia (2023)  中科院宁波材料所 陈仁杰.

23. Superior properties of LaFe11.8Si1.2/La65Co35 magnetocaloric composites processed by spark plasma sintering. Journal of Materials Research and Technology (2023)  华南理工大学 刘仲武.

24. Magnetic and Luminescent Dual Responses of Photochromic Hexaazamacrocyclic Lanthanide Complexes. Inorg Chem (2023)  中山大学 贾建华.

25. Planckian dissipation and non-Ginzburg-Landau type upper critical field in Bi2201. Science China Physics, Mechanics & Astronomy (2023)  南京大学 闻海虎.

26. Large Refrigerant Capacity Induced by Table‐Like Magnetocaloric Effect in High‐Entropy Alloys TbDyHoEr. Advanced Engineering Materials (2023)  华南理工大学 刘仲武.

27. Fully electrical controllable spin-orbit torque based half-adder. Applied Physics Letters (2023)  山东大学 颜世申.

28. Topological Hall effect driven by short-range magnetic order in EuZn2As2. Physical Review B (2023)  中山大学 王猛.

29. Flat optical conductivity in the topological kagome magnet TbMn6Sn6. Physical Review B (2023)  北京大学 贾爽.

30. Fe3GaTe2/MoSe2 ferromagnet/semiconductor 2D van der Waals heterojunction for room-temperature spin-valve devices. CrystEngComm (2023)  华中科技大学 常海欣.

31. High-entropy silicide superconductors with W5Si3-type structure. Physical Review Materials (2023)  浙江大学 曹光旱.

32. Suppression of the antiferromagnetic order by Zn doping in a possible Kitaev material Na2Co2TeO6. Physical Review Materials (2023)  南京大学 温锦生.

33. Magnetic decoupling in the triangular-lattice antiferromagnet Cu2(OH)3CHO2 studied by high-field magnetization and ESR. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2023)  华中科技大学 夏正才.

34. Strain-mediated electric-field control of the electronic transport properties of 5d iridate thin films of SrIrO3. Journal of Applied Physics (2023)  广州大学 郑仁奎.

35. Growth and Characterization of a New Superconductor GaBa2Ca3Cu4O11+δ. Chinese Physics Letters (2023)  南京大学 闻海虎.

36. Physical properties of a high manganese austenitic steel Fe-30%Mn-1%C at cryogenic temperatures. Cryogenics (2023)  中科院理化所 李来风.

37. High pO2 Flux Growth and Characterization of NdNiO3 Crystals. Crystals (2023)  山东大学 王善鹏.

38. Superconducting properties of the C15-type Laves phase ZrIr2 with an Ir-based kagome lattice. Chinese Physics B (2023)  中科院物理所 任治安.

39. Unusual thermodynamics of low-energy phonons in the Dirac semimetal Cd3As2. Chinese Physics B (2022)  中科院物理所 陈根富.

40. Optical study on topological superconductor candidate Sr-doped Bi2Se3. Chinese Physics B (2022)  北京大学 王楠林.

41. Crystal and electronic structure of a quasi-two-dimensional semiconductor Mg3Si2Te6. Chinese Physics B (2022)  中山大学 王猛.

42. Magnetotransport and magnetic properties of Cr-modified Mn2Sb epitaxial thin films. Phys Chem Chem Phys (2023)   广州大学 郑仁奎.



北京航空航天大学 刘知琪

Room-temperature magnetoresistance in an all-antiferromagnetic tunnel junction. Nature (2023)  


摘要

反铁磁自旋电子学是凝聚态物理和信息技术中一个快速发展的领域,在高密度和超快信息器件中具有潜在的应用前景。然而,这些器件的实际应用在很大程度上受到室温下小电流输出的限制。本文描述了共线反铁磁MnPt和非共线反铁磁Mn3Pt之间的室温交换偏置效应,与铁磁-反铁磁交换偏置类似。基于这种奇异效应,本文构建了全反铁磁隧道结,其非易失室温磁电阻高达~100%。原子自旋动力学模拟表明,MnPt界面处的未补偿局部自旋产生了交换偏置。第一性原理计算表明,显著的隧穿磁电阻源于Mn3Pt动量空间的自旋极化。全反铁磁隧道结器件,具有几乎消失的杂散场和高达太赫兹的强自旋动力学,对下一代高集成和超快存储设备的验证非常重要。


MPMS 

Magnetic moments were analysed by a superconducting quantum interference device (Quantum Design MPMS3). The sensitivities are higher than 1×10−8 emu and 8×10−8 emu for low-field (≤250 mT) and high-field (>250 mT) measurements, respectively.



中科大 朱彦武

Long-range ordered porous carbons produced from C60. Nature (2023) 


摘要

C60分子通共价键连接形成多种碳结构,但其生产方法通常导致样品产量少,限制了性质表征和潜在应用探索。本文报道了以α-Li3N为催化剂,实现C60粉末常压条件下克量级制备新型碳结构——长程有序多孔碳(LOPC)。LOPC由破碎的C60笼连接组成,保持长周期,并通过X射线衍射、拉曼光谱、固态核磁共振光谱、透射电镜和中子散射进行了表征。神经网络的数值模拟表明,LOPC是富勒烯型碳结构向石墨烯型碳结构转变过程中产生的亚稳结构。在较低温度、较短退火时间或较少α-Li3N用量情况下,会形成另外一种著名的聚合富勒烯晶体C60(s) 。碳k边近边X射线吸收精细结构中LOPC的电子离域程度高于C60(s)。室温下的电导率为1.17×10−2 S cm−1,T<30 K下的导电反常似乎是由短距离的类金属输运结合载流子跃迁引起的。LOPC的制备使得基于C60(s)研发其他晶体碳成为可能。


PPMS Resistivity

Measurement of temperature dependence of resistance was performed using a d.c. resistance module in PPMS (Quantum Design, Dynacool-9), by the standard four-electrode method in the constant current mode.


中科院固体物理所 孙玉平

Origin of the Anomalous Electrical Transport Behavior in Fe Intercalated Weyl Semimetal Td-MoTe2. Adv Mater (2023) 


摘要

Weyl半金属Td-MoTe2因其奇特电子特性和在自旋电子学中的潜在应用价值引起了广泛关注。本文研究Fe插层Td-FexMoTe2单晶(0 <x < 0.15 ) 。电输运和热电输运结果一致表明,随着Fe占比x的增大,相变温度TS逐渐被抑制。理论计算表明, Td相能量的增加、转变能垒的增强和1T’相中更多的占据带导致了TS被抑制。此外,当 x ⩾ 0.08时,可以观察到由近藤效应诱导的ρ∝-lnT行为,由于传导载流子和插层铁原子的局部磁矩之间的耦合。对于Td-Fe0.15MoTe2 ,10K左右会发生自旋玻璃转变。对Td-Fe0.25MoTe2的能带结构进行了计算,结果表明其费米能附近存在两个平坦带,主要来源于铁原子dyzdx2−y2轨道。最后,本文首次建立了Td-FexMoTe2相图。本篇工作为控制结构不稳定性和探索过渡金属二硫族化合物的奇异电子态提供了一条新的途径


PPMS Resistivity & TTO& HC + MPMS

The electrical, thermoelectric transports and heat capacity were measured from 360 to 2 K using the Physical Property Measurement System (Quantum Design, PPMS - 9 T, 0 ≤ H ≤ 9 T, 0 ≤ T ≤ 400 K). The M–T curves and M–H curves were carried out by using Quantum Design Magnetic Property Measurement System (MPMS-XL5). 


南京大学 宋凤麒

Light-Induced Mott Insulator-to-Metal Phase Transition in Ultrathin Intermediate-Spin Ferromagnetic Perovskite Ruthenates. Adv Mater (2023) 






摘要

光作为一种外部刺激,可在量子材料中诱导出新量子现象。一般来说,钙钛矿SrRuO3具有低自旋态的巡游铁磁性。然而,具有中间自旋(IS)的铁磁金属相一直未见。本文通过紫外光照射,在几个原子层厚度的钙钛矿IS铁磁SrRuO3−δ的实现了光载流子掺杂诱导的Mott绝缘体到金属相的转变。通过SrTiO3衬底与SrRuO3−δ超薄薄膜之间的便捷光电荷转移,这种新型亚稳态IS金属相可被可逆调控。动力学平均场理论计算进一步验证了这种光致电子相变源于氧空位和轨道重建。电荷转移的精细光学操纵是强关联体系中发现新型亚稳相的新途径,本文研究促进了光电子学和自旋电子学中潜在光控器件的应用。



MPMS

Magnetic properties of SRO thin films were measured in a superconducting quantum interference device magnetometer (SQUID-5T, Quantum Design) with the magnetic field applied along the out-of-plane direction of the sample plane.


湖南大学 段曦东

Thickness-Dependent Topological Hall Effect in Two-Dimensional Cr5Si3 Nanosheets with Non-Collinear Magnetic Phase. Adv Mater (2023) 


摘要

具有非共线自旋序的反铁磁,有望表现出自旋霍尔效应、手性反常、量子霍尔效应和拓扑霍尔效应等非常规电磁响应。本文通过化学气相沉积(CVD)方法合成了二维(2D)厚度可调、高质量Cr5Si3纳米片。利用物性测量系统(PPMS)研究了Cr5Si3纳米片的角度依赖性电磁输运特性,发现在磁场大角度倾斜情况下, Cr5Si3纳米片展现出明显的拓扑霍尔效应(THE),这可能源于Cr5Si3纳米片的非共线磁结构。Cr5Si3纳米片表现出明显的厚度依赖性垂直磁各向异性(PMA),且THE仅在于特定厚度范围内,具有中等PMA强度。本文研究为非共线反铁磁体超薄极限下自旋物理机制研究提供了机会。



PPMS Resistivity & Rotator & VSM 

The angular dependence electromagnetic transport properties of Cr5Si3 nanosheets was investigated by physical property measurement system (PPMS). 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).


重庆大学 周小元

High Thermoelectric Performance in Earth‐Abundant Cu3SbS4 by Promoting Doping Efficiency via Rational Vacancy Design. Advanced Functional Materials (2023) 


摘要

硫化物作为热电材料受到广泛关注,但其性能通常受到低导电性的限制。据报道在Cu3SbS4中,高价态空位可以有效提供多种载流子,从而实现高导电性能。计算表明,从化学键的角度,Al进入晶格后与相邻原子形成的键加强,降低了空位形成能,从而起到了空位稳定剂的作用。结果表明,当Cu3SbS4掺入9 wt% CuAlS2后,材料平均功率因数达到16.1 µW cm−1 K−2 。最后,进一步加入AgAlS2,热导率降低导致热电优值zT显著提升,zT峰值可达为1.3,平均值为0.77。所得的平均功率因数和平均zT值均优于其他低毒性的热电硫化物。本研究结果揭示了在热电材料中可通过创造有利空位,从而实现高效掺杂的新策略。



PPMS Resistivity

The electrical resistivity in the temperature range of 3–300 K was measured by a physical property measurement system (PPMS-9T, Quantum Design). 


上海交通大学 邢辉

Anomalous enhancement of the Nernst effect at the crossover between a Fermi liquid and a strange metal.Nature Physics (2023)


摘要

奇异金属态出现在许多强相关材料中,对其性质的理解是凝聚态物理学中的一个关键问题,可以为高温超导和量子临界问题提供重要的见解。但标准费米液体理论并不适用于奇异金属,因此建立一种替代理论是一个长期挑战,而奇异金属的基本方面——包括载流子性质——仍然难以捉摸。本文在二维超导体2M-WS2的奇异金属态中观察到巨大的能斯特响应。具体而言,当体系从费米液体进入奇异金属态时,能斯特系数增大到与铜基超导中的涡旋能斯特信号相当,且对载流子迁移率高度敏感。能斯特峰的温度和磁场依赖性排除了朗道准粒子和超导性的可能性。而交叉处的能斯特峰表明当材料进入奇异金属态时载流子熵发生了变化。这种反常能斯特响应也在其他典型奇异金属中得到了进一步证实,表明了它的普遍性,并对奇异金属的机理提出了实验约束。



PPMS Resistivity & TTO

Resistivity, Hall and thermoelectric measurements were performed in a Quantum Design physical property measurement system with a 14-Tesla magnet.


清华大学 王朝

Solid state ionics enabled ultra-sensitive detection of thermal trace with 0.001K resolution in deep sea. Nat Commun (2023)


摘要

深海仍然是地球上最大的未知领域,因为它永远黑暗且高压,盐水具有腐蚀性和导电性。恶劣的环境给传感方法和器件的耐用性带来了很大的困难。像鲨鱼这样的海洋生物利用鼻子上的热电感觉器官,通过海水介质中的微小温差来探测物体。受鲨鱼鼻子的启发,我们设计并开发了一种弹性、自修复、极其灵敏的热传感器,可以识别低至0.01 K的温差,分辨率可达0.001 K。该传感器无需任何封装,就可以在海水或110 MPa压力下可靠工作。总结而言,本文利用集成的温度传感器阵列,构建了一个有效的深水测绘和探测装置模型。



PPMS Pressure 

For measurement under high pressure, a pressure cell model from Physical Property Measurement System (PPMS, Quantum Design) is used for pressure control and voltage measurement.


湖南大学 段曦东

General low-temperature growth of two-dimensional nanosheets from layered and nonlayered materials. Nat Commun (2023)    


摘要

目前大多数二维材料(2DMs)的合成方法所要求的温度与半导体工业中传统的后端生产线(BEOL)工艺(450℃)不兼容。本文报道了一种通用的BiOCl辅助化学气相沉积(CVD)方法,实现了27种超薄2DMs的低温合成。尤其将BiOCl与选定的金属粉末混合以产生挥发性中间体,可以实现在更低温区(280-500 ℃)生产超薄2DMs ,这比盐辅助CVD工艺所需的温度低~200-300 ℃ 。深入的表征和理论计算表明,促进二维2D生长的低温过程和氧抑制合成机制确保超薄非层状2DMs的形成。本研究所得到的2DMs与更高温度下生长的2DMs比较,具有相似的电、磁和光电性能。低温制备超薄2DMs为探索奇异物理提供了丰富的材料平台,并可与BEOL兼容,集成到半导体工业。



PPMS Resistivity

The magneto conductivity measurement was performed with the six-terminal Hall bar structure in a physical property measurement system (Quantum design) using a lock-in amplifier (Stanford SR830). 


中科院上硅所 黄富强

Bottom-up evolution of perovskite clusters into high-activity rhodium nanoparticles toward alkaline hydrogen evolution. Nat Commun (2023) 


摘要

自重构被认为是制备高效电催化剂的一种有效手段,可用于各种能量转化过程中键的激活和断裂。然而,完全原位重构制备高活性纳米级电催化剂仍具挑战。本文报道了一种自底向上演化路线,通过电化学还原Cs3Rh2I9卤化物-钙钛矿团簇,制备出具有大晶格间距和晶界的超细Rh纳米颗粒(~2.2 nm)。各种原位和非原位表征,包括电化学石英晶体微平衡实验,阐明了电化学还原过程中Cs和I的萃取和Rh的还原。这些来自Cs3Rh2I9团簇的Rh纳米颗粒在碱性和氯碱电解质显著增强了析氢反应的质量和面积活性,优于液体还原和自顶而下制备的Rh纳米颗粒。理论计算表明,水的活化可以在本文制备的多位点Rh纳米颗粒上得到明显促进,进而优化碱水制氢过程。



PPMS Resistivity 

Low-temperature electrical resistivity was measured using a Physical Properties Measurements System (PPMS-Dyna Cool, Quantum Design). 


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