可剥离范德华层状 CrCl3 晶体的磁行为与自旋 - 晶格耦合
其他凝聚态物理
2017-06-07 v1 材料科学
摘要
CrCl3 是一种层状绝缘体，在室温以下经历晶体学相变，并在低温下呈现反铁磁有序。层间微弱的范德华键合以及面内铁磁有序使其成为获取原子级薄磁体和构建范德华异质结的潜力材料。在本工作中，我们生长了 CrCl3 晶体，重新审视了块体材料的结构和热力学性质，并探索了晶体的机械剥离。我们在 14 K 和 17 K 处发现了热容中的两个明显异常，证实磁有序在冷却过程中分两个阶段发展，即在长程反铁磁有序形成之前先形成了铁磁关联。磁化数据支持了这一情景。我们根据热容和磁化结果构建了磁相图。我们还在晶体学相变处发现了磁化率的异常，表明磁性与晶格之间存在某种耦合。考虑范德华相互作用的第一性原理计算也指出了自旋 - 晶格耦合，并发现了多个与实验观测一致的简并晶体学和磁结构。最后，我们证明了可以通过剥离块体晶体制备单层和少层 CrCl3 样品，为研究直至单层极限的超薄晶体中的异质结和磁性提供了途径。
引用
@article{arxiv.1706.01796,
title = {Magnetic Behavior and Spin-Lattice Coupling in Cleavable, van der Waals Layered CrCl3 Crystals},
author = {Michael A. McGuire and Genevieve Clark and Santosh KC and W. Michael Chance and Gerald E. Jellison, and Valentino R. Cooper and Xiaodong Xu and Brian C. Sales},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.01796},
year = {2017}
}