利用角度依赖的 XMCD 研究范德瓦尔斯铁磁体 Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ 的磁各向异性

范德瓦尔斯铁磁体 Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ (CGT) 具有二维晶体结构，其中每一层通过范德瓦尔斯力堆叠。我们利用 X 射线吸收谱和对 CGT 单晶的 X 射线磁圆二色性 (XMCD) 研究，探究了 CGT 的铁磁性本质及其较弱的垂直磁各向异性 (PMA)。基于团簇模型多重态计算，分析了不同磁场方向下 Cr $L_{2,3}$ 边的 XMCD 谱。证实了 Cr 的价态为 3+，并且轨道磁矩几乎被淬灭，这与 Cr$^{3+}$ 离子的高自旋 $t_{2g}$$^3$ 组态预期一致。揭示了由 CrTe$_6$ 八面体畸变引起的 $t_{2g}$ 能级的大 (~0.2 eV) 三角晶场分裂，而发现 Cr 原子的单离子各向异性 (SIA) 符号与观测到的 PMA 相反，且相较于已报道的各向异性能而言过弱。本结果表明，如同 CrI$_3$ 强 PMA 的情形，必须借助 Cr 原子间通过具有强自旋轨道耦合的配体 Te $5p$ 轨道的各向异性交换耦合，才能解释 CGT 的弱 PMA。