利用应变调控伊辛序对单层反铁磁体MnPSe$_3$中奈尔矢量翻转的成像
材料科学
2021-10-12 v1 光学
摘要
单层二维（2D）材料家族展现出多种有趣现象，包括超导、电荷密度波、拓扑态和铁磁性，但单层中存在反铁磁性的直接证据一直缺失。尽管如此，由于无杂散场及其太赫兹共振频率，反铁磁体近期在自旋电子学中引起了极大兴趣。尽管反铁磁自旋电子学具有巨大优势，体材料中奈尔矢量的调控与探测仍受限。本工作中，我们开发了灵敏的二次谐波生成（SHG）显微镜，并探测到MnPSe中低至单层的长程奈尔反铁磁（AFM）序及奈尔矢量翻转。重复热冷却的温度依赖SHG测量惊人地收敛为两条曲线，对应于由时间反演操作反转的伊辛型奈尔矢量翻转，而非结构三重旋转对称性所预期的两态时钟基态。我们对样品中奈尔矢量的空间分布进行了成像，并通过施加应变使其在平面内相对于晶格任意角度旋转。通过研究应变与最近邻交换耦合的朗道理论与微观模型，我们得出结论：存在应变时XY模型的相变属于伊辛普适类而非XY普适类，这可解释其极端的应变可调性。最后，我们发现热循环后180°反铁磁畴壁在单层下仍高度可动，为未来通过应变或外场按需调控反铁磁畴以实现超紧凑2D AFM太赫兹自旋电子学铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2104.03069,
title = {Imaging the N\'eel vector switching in the monolayer antiferromagnet MnPSe$_3$ with strain-controlled Ising order},
author = {Zhuoliang Ni and A. V. Haglund and H. Wang and B. Xu and C. Bernhard and D. G. Mandrus and X. Qian and E. J. Mele and C. L. Kane and Liang Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.03069},
year = {2021}
}
备注
Submitted version; To appear in Nature Nanotechnology