使用氮空位显微镜探测 CrCl3 纳米片在磁相变中的自旋动力学
介观与纳米尺度物理
2026-04-29 v1
摘要
CrCl3 是一种层状 Vander Waals（vdW）磁性材料，具有面内磁各向异性和增强的层间耦合，使其成为承载放大子尺寸磁现象如磁子流动和类螺旋拓扑自旋缺陷的理想平台。当与其他 vdW 材料界面时，其从反磁性到磁性以及从磁性到准磁性相变以及磁各向异性可通过电压、应变和层堆叠进行调控。理解 CrCl3 在磁相变处的自旋动力学对于其在磁声学中的应用至关重要。本文使用低温金刚石量子感应显微镜对 CrCl3 纳米片的自旋动力学进行了研究，基于测量光学探测磁共振、Rabi 振荡和浅层氮空位（NV 中心）的自旋-晶格松弛时间（T1）。在铁磁 regime 下，我们观察到 NV 自旋共振对比度显著降低，Rabi 振荡消失，松弛速率 G1 = 1/T1 增强了约两个数量级。这些观察表明 GHz 范围内的自旋波动显著加剧。宽带铁磁共振光谱在 CrCl3 微晶体上显示出 4-15 GHz 范围的共振频率以及约 24 mT 的线宽，进一步支持了 NV 测量结果。一种现象学模型通过结合反磁性、磁性和准磁性波动通道，复现了 G1 的温度依赖性，表明在铁磁 regime 中磁噪声最强，并且在相图中显著演变。这些结果对于将 CrCl3 用于 2D 磁声学和混合量子-磁子系统至关重要。
引用
@article{arxiv.2604.25002,
title = {Probing Spin Dynamics Across Magnetic Phase Transitions in CrCl3 Nanoflakes Using Nitrogen-Vacancy Microscopy},
author = {Ben Hammons and Jitender Kumar and Sehrish Iqbal and Prem Karki and Karishma Prasad and Tianlin Li and Aram Pirali and Ayodimeji E. Aregbesola and Rupak Timalsina and Xia Hong and Jian Wang and Kapildeb Ambal and Ilja Fescenko and Abdelghani Laraoui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.25002},
year = {2026}
}