NiI2 中 II 型多铁磁性的层数交叉行为
材料科学
2023-07-21 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
原子级薄范德瓦耳斯铁电与磁性材料的发现推动了二维多铁材料的探索，这有望深化对奇特磁电相互作用的理解并制备先进自旋电子器件。除构建由铁电与磁性组分构成的异质结构外，将 NiI2 等自旋起源的层状多铁材料减薄成为实现二维多铁性的自然途径。然而，二维材料领域中广为人知的层数依赖行为，要求对少层极限下的多铁序进行严格审视。本文中，我们探究了 NiI2 中驱动铁电性从而产生 II 型多铁性的螺旋磁性的层数交叉行为。利用波长依赖的偏振分辨光学二次谐波产生（SHG）探测铁性对称，我们发现 SHG 源于破缺反演对称的磁序，而非先前假定的铁电性。该磁性诱导的 SHG 仅在双层或更厚层中观测到，并在单层消失，表明层间交换作用在破除三角晶格中几何受阻自旋结构的简并及稳定少层 II 型多铁磁性中的关键作用。尽管螺旋磁转变温度具有层数依赖性，少层 NiI2 表现出另一种厚度演化，并在三层达到类块体行为，拉曼光谱所揭示的中间中心对称反铁磁态证实了这一点。因此，我们的工作凸显了降维体系中 SHG 与拉曼光谱的磁性贡献，并为二维多铁材料的光学研究提供指导。
引用
@article{arxiv.2307.10686,
title = {Layer thickness crossover of type-II multiferroic magnetism in NiI2},
author = {Shuang Wu and Xinyu Chen and Canyu Hong and Xiaofei Hou and Zhanshan Wang and Zhiyuan Sheng and Zeyuan Sun and Yanfeng Guo and Shiwei Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.10686},
year = {2023}
}
备注
23 pages, 4 figures, 6 supplementary figures