在石墨烯多边缘结构中探测体碳铁磁性
材料科学
2023-12-29 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
体碳铁磁性的出现长期以来一直备受期待。在纳米尺度上，通过扫描隧道显微镜 (STM) 分析磁性边缘态检测到碳铁磁性，其起源可以通过电子波函数的局部重新分布来解释。在更大尺度上，可以通过在石墨中故意制造缺陷来产生碳铁磁性，并通过宏观技术磁化来检测。同时，确定检测到的磁化来自碳而非磁性杂质变得至关重要。一种解决方案是 X 射线磁圆二色性 (XMCD)。然而，迄今为止尚未出现可重复的、完整的跨越 C-1s 吸收能的 XMCD 谱段，这应该是确保体碳铁磁性无可争议存在的决定性因素。此外，缺乏对铁磁性碳原子结构的直接观察，使其铁磁性的结构起源仍然模糊。在这项工作中，为了探测体碳铁磁性，我们成功生长了由垂直排列的石墨烯多边缘 (VGME) 组成的全碳薄膜，这些边缘编织成三维超细孔网络。磁化 (M-H) 曲线和 XMCD 谱共同证实了 VGME 在室温下的体碳铁磁性，平均单位磁矩约为 0.0006 μB/原子。通过吸收光谱和电感耦合等离子体质谱测量排除了磁性杂质对磁化的影响。自旋转移行为也验证了体碳铁磁性的长程和鲁棒特性。我们的工作提供了室温下元素分辨的体碳铁磁性的直接证据，并阐明了其源于石墨烯边缘的 π 电子。
引用
@article{arxiv.2312.16925,
title = {Detecting bulk carbon ferromagnetism in graphene multi-edge structure},
author = {Chao Wang and Nan Jian and Meijie Yin and Xi Zhang and Zhi Yang and Xiuhao Mo and Takashi Kikkawa and Shunsuke Daimon and Eiji Saitoh and Qian Li and Wensheng Yan and Dazhi Hou and Lei Yang and Dongfeng Diao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.16925},
year = {2023}
}