范德华键合铁磁体 Fe$_{3-x}$GeTe$_2$ 的临界行为

通过在顺磁（PM）到铁磁（FM）相变附近的体直流磁化强度，研究了单晶范德华键合铁磁体 Fe$_{3-x}$GeTe$_2$ 的临界性质。采用自熔剂法生长的具有 Fe 缺陷 $x \approx 0.36$ 的 Fe$_{3-x}$GeTe$_2$ 单晶在 $T_c = 152$ K 以下表现出体 FM 有序。Mössbauer 谱被用于提供此类晶体中缺陷及局部原子环境的信息。通过 Kouvel-Fisher 方法获得了临界指数 $\beta = 0.372(4)$（临界温度 $T_c = 151.25(5)$ K）和 $\gamma = 1.265(15)$（$T_c = 151.17(12)$ K），而通过在 $T_c = 151$ K 处的临界等温线分析获得了 $\delta = 4.50(1)$。这些临界指数满足 Widom 标度关系 $\delta = 1+\gamma/\beta$，表明所得数值具有自洽性。利用这些临界指数，临界温度上下两侧的等温 $M(H)$ 曲线坍缩为两条独立的普适分支，满足单一标度方程 $m = f_\pm(h)$，其中 $m$ 和 $h$ 分别为重整化的磁化强度与磁场。本研究确定的指数接近于三维 Heisenberg（$d = 3, n = 3$）自旋启发式模型的重整化群方法计算结果，该模型中自旋间耦合了以 $J(r)\approx r^{-(3+\sigma)}$（其中 $\sigma=1.89$）衰减的吸引长程相互作用。