Cr₃₊δTe₄ 中竞争磁相的空间分离

Cr₁₊ₓTe₂ 是一种自插层范德华体系，因其室温铁磁相和可调拓扑性质而备受关注。早期对单斜相 Cr₃Te₄（x=0.5）的中子粉末衍射测量显示了竞争性铁磁和反铁磁相的证据。本文对 δ=−0.10 的 Cr₃₊δTe₄ 单晶应用中子衍射，发现它由两个不同的单斜相组成，一个在 T_C ≈ 321 K 以下呈现铁磁序，另一个在 T_N ≈ 86 K 以下发展反铁磁序。相比之下，我们发现 δ=−0.26 的晶体仅呈现铁磁序。单晶分析辅以 δ=−0.10 组分的中子粉末衍射、X 射线粉末衍射和透射电子显微镜测量结果。从 T_C 和 T_N 处相反符号的自发磁致伸缩现象，以及透射电子显微镜对单粒薄（约 100 nm）晶粒中两种单斜相的观测证据，我们得出这两个相必须具有细晶（≲100 nm）互生长特征，可能由生长过程中的高温旋节分解产生。利用密度泛函理论对铁磁相和反铁磁相的弛豫晶格结构进行计算，为观测到的自发磁致伸缩提供了合理解释。磁矩的大小和方向与晶格参数变化之间的相关性表明磁序对应变敏感，从而解释了为何块体和薄膜样品中的磁序温度和各向异性可能不同——后者承受外延应变。我们的结果指出了需要进一步研究 Cr₁₊ₓTe₂ 体系中其他位置报道的铁磁和反铁磁相共存现象，例如 Cr₅Te₈ 相（x=0.25）。