基于氮空位中心量子显微镜的室温下铁锗硒化物磁性域结构影像
材料科学
2025-11-11 v1 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
最近发现的二维钙基磁性材料，特别是铁锗硒化物（Fe₅GeTe₂），因其从根本性角度和潜在应用两方面受到广泛关注。亟待解决的关键问题包括其域结构以及随样品厚度和外部场的磁相转移温度，以及这些问题对于集成到磁存储器和逻辑器件的潜在意义。本文采用基于氮空位中心的量子磁力显微镜方法，实现了对Fe₅GeTe₂磁化的亚微米空间分辨成像，能够随温度、磁场和厚度变化进行表征。我们采用空间分辨的度量方法，包括磁化方差和交叉相关，发现转移温度存在显著离散，但厚度下降至15 nm后未呈现明确趋势。我们还识别出光学图像和磁性图像中 previously unknown 的条纹特征，这些特征可归因于晶体合成期间和随后氧化过程中所包含元素的掺杂。我们的结果表明，Fe₅GeTe₂的磁各向异性在其磁性质中并非决定性因素，从而导致该材料的磁相转移在厚度下降至15 nm后基本与厚度无关。我们的发现对于设计未来的自旋电子器件、磁存储器和逻辑器件具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2507.20245,
title = {Quantum Imaging of Ferromagnetic van der Waals Magnetic Domain Structures at Ambient Conditions},
author = {Bindu and Amandeep Singh and Amir Hen and Lukas Drago Cavar and Sebastian Maria Ulrich Schultheis and Shira Yochelis and Yossi Paltiel and Andrew F. May and Angela Wittmann and Mathias Klaui and Dmitry Budker and Hadar Steinberg and Nir Bar-Gill},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.20245},
year = {2025}
}