二维半导体CrSBr中的磁序与对称性
材料科学
2021-05-12 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
近期发现的二维（2D）磁体为实验探索低维磁性及磁邻近效应，以及开发新型磁电、磁光和自旋电子器件提供了独特机遇。这些进展需要具有多样磁结构的二维材料以及探测其磁对称性的有效手段，这是理解层内磁序和层间磁耦合的关键。在此，我们应用对对称性破缺极其敏感的二次谐波生成（SHG）技术来探测新型二维磁性半导体CrSBr的磁结构。我们发现CrSBr单层在146 K以下呈铁磁有序，这一观察得益于在中心对称二维结构中发现的巨大磁偶极SHG效应。在多层中，铁磁单层呈反铁磁耦合，且奈尔温度随层数减少而显著升高。CrSBr的磁结构由平面内共对齐且具矩形晶胞的自旋组成，明显不同于具有面外磁矩的典型二维六方磁体CrI3和Cr2Ge2Te6。此外，我们的SHG分析表明，铁磁单层与反铁磁双层的序参数分别为磁偶极矩和磁环偶极矩。这些发现确立了CrSBr作为一种令人瞩目的二维磁性半导体，以及SHG作为探测二维磁对称性的有力工具，为在广泛应用范围内探索磁序与激子/电子特性之间以及磁环偶极矩的耦合打开了大门。
引用
@article{arxiv.2007.10715,
title = {Magnetic Order and Symmetry in the 2D Semiconductor CrSBr},
author = {Kihong Lee and Avalon H. Dismukes and Evan J. Telford and Ren A. Wiscons and Xiaodong Xu and Colin Nuckolls and Cory R. Dean and Xavier Roy and Xiaoyang Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.10715},
year = {2021}
}
备注
15 pages, 4 figures, +27 pages Supporting Information