氢化石墨烯中可调磁耦合的证据

人们已投入大量精力来理解石墨烯中由碳原子空位或氢、氟等轻吸附原子诱导的磁矩的起源与效应。与此同时，这些体系中广泛观测到的大负磁电阻(MR)尚未被很好理解，也未被关联到磁矩的存在。本文中，我们研究了在超高真空(UHV)环境下原位氢化石墨烯的大负磁电阻的系统性演化。我们发现，对于大多数电子密度($n_e$)与氢密度($n_H$)的组合，不同温度下的MR均可标度为 $\alpha=(\mu_BB)/[k_B(T-T^*)]$，其中 $T^*$ 为居里-外斯温度。$T^*$ 的符号表明氢化石墨烯中存在可调的亚铁磁型($T^* >0$)与反铁磁型($T^* <0$)耦合。然而，在 $|T^*|$ 以下MR或反常霍尔效应缺乏滞回现象，说明长程磁有序并未出现，我们将其归因于不同磁序的竞争以及石墨烯上磁矩的无序排列。我们还发现H吸附原子引入的局域杂质态可改变氢化石墨烯的电容。本工作提供了一种从大负MR行为中提取信息的新途径，并可作为理解石墨烯中磁矩相互作用的关键。