在二維反鐵材料MnPS3中磁振子輸運的實驗進展
量子材料科學中心韓偉課題組在二維磁性體系中展開工作并取得了重要進展,觀測到了二維反鐵磁體系中磁振子的長距離輸運。MnPS3晶體是一種層狀反鐵磁材料,利用機械剝離手段得到了二維的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制備了用于測量磁振子輸運的非局域器件,器件結(jié)構(gòu)如圖A所示。器件左側(cè)Pt電極通過熱方法來注入磁振子,右側(cè)Pt電極探測在二維MnPS3中擴散傳輸?shù)拇耪褡?。在二維反鐵磁MnPS3中,實驗上觀測到了幾微米的磁振子擴散長度。并且從圖B中可以看出,隨著注入端和探測端距離的增加,探測到的非局域信號表現(xiàn)出e指數(shù)衰減的形式,跟一維漂移擴散模型的理論模型一致。在此基礎上,他們還系統(tǒng)研究了MnPS3厚度對磁振子弛豫性質(zhì)的影響。隨著MnPS3厚度從40nm降低至8nm,磁振子弛豫長度由4μm減小到1μm(圖C),這可能是由較薄的MnPS3中較強的表面雜質(zhì)散射效應導致的。 二維材料中的磁振子輸運實現(xiàn)為二維磁性材料在磁振子電子學的應用與發(fā)展奠定了基礎,也有望推動磁振子在量子尺度下的新穎量子物理性質(zhì)研究。圖:二維反鐵磁體系中磁振子輸運研究。(A)二維反鐵磁MnPS3中的磁振子輸運測量結(jié)構(gòu)示意圖。(B)自旋信號R_NL^*隨電極間距的依賴關(guān)系,與理論預言的e指數(shù)衰減吻合。(C)磁振子弛豫長度隨MnPS3厚度的依賴關(guān)系。
北京大學
2021-04-11