Fe3GaTe2 局部反演不对称性及其铁磁性热力学证据
材料科学
2025-08-01 v1 介观与纳米尺度物理
强关联电子
摘要
层状化合物 Fe3GaTe2 因其高铁磁临界温度、低维特性以及室温以上存在拓扑自旋纹理的特点,而受到关注，亦因其在自旋电子学中的应用潜力。本文通过透射电子显微镜(TEM)技术显示,Fe3GaTe2 单晶在局部反演不对称性下保持全局反演对称性,这一结构特征通过 X 射线衍射确认。结合拉姆齐-涡姆森(TEM)中观察到的 Néel 形 Skyrmion 的观测,我们的结构分析为其在无中心对称性材料中存在的解释提供了说服力的依据。随温度测量的磁化 measurements 显示,该物质发生锐利的第一相变,导致磁矩减小。这表明 Fe3GaTe2 的基态为全球铁反磁性,而非由铁反磁性和铁磁性域组成的玻璃态磁性(此前已报告)。中子衍射研究表明,当外部磁场减小时,从铁磁向铁反磁的相变与 Fe1 与 Fe2 磁矩之间的磁配置/耦合方式改变有关。我们观察到 Skyrmion 密度和 Fe3GaTe2 磁化均呈现清晰的滞回现象,这表明其拓扑自旋纹理受到冷却时铁磁性发展的影响。通过磁力显微镜观察磁泡,表明 Skyrmion 由磁相之间的竞争以及不同交换相互作用所稳定。我们的研究为解释中心对称性系统中 Néel Skyrmion 的观察提供了解释,同时揭示了 Fe3GaTe2 不同磁相与拓扑自旋纹理之间的关联。
引用
@article{arxiv.2507.23068,
title = {Local Inversion Symmetry Breaking and Thermodynamic Evidence for Ferrimagnetism in Fe3GaTe2},
author = {Sang-Eon Lee and Yue Li and Yeonkyu Lee and W. Kice Brown and PeiYu Cai and Jinyoung Yun and Chanyoung Lee and Alex Moon and Lingrui Mei and Jaeyong Kim and Yan Xin and Julie A. Borchers and Thomas W. Heitmann and Matthias Frontzek and William D. Ratcliff and Gregory T. McCandless and Julia Y. Chan and Elton J. G. Santos and Jeehoon Kim and Charudatta M. Phatak and Vadym Kulichenko and Luis Balicas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.23068},
year = {2025}
}
备注
57 pages, 6 figures, and appended Supporting Information file