具有三角晶格反铁磁结构的 LiCrTe$_2$ 单晶的合成及各向异性磁性质

我们报道了 LiCrTe$_2$ 单晶的合成及其各向异性磁性质。我们采用 Te/Li 助熔剂合成方法获得了这些单晶。我们发现 LiCrTe$_2$ 在 $T$ = 175 K 时结晶为 TlCdS$_2$ 型结构，晶胞参数为 $a$ = 3.9512(5) \r{A} 和 $c$ = 6.6196(7) \r{A}。通过中子衍射测定，这些晶体中锂的含量接近化学计量比。我们发现分别在 $T^{\rm ab}_{\rm N}$ = 144 K 和 $T^{\rm c}_{\rm N}$ = 148 K 处存在明显的磁转变。这些转变温度远高于先前关于多晶样品的报道。我们进行了中子粉末衍射测量，揭示出单晶 LiCrTe$_2$ 的长程低温磁结构为 A 型反铁磁（AFM）结构。我们的 DFT 计算与这些实验观测结果吻合良好。我们通过实验和计算得到该系统为易轴型，磁矩沿 $c$ 方向取向。由此，磁哈密顿量可写为 $H = H_{\rm Heisenberg} + \sum_i K_c (S_i^z)^2$，其中 $K_c=-0.34K$（$|S^z|=\frac{3}{2}$）。我们发现 LiCrTe$_2$ 具有高度各向异性，对于 $H \perp ab$ 存在显著的变磁转变，临界场为 $\mu H_{MM}$(5 K) $\approx$ 2.5 T。利用详细的取向依赖磁化测量，我们确定了该材料的磁相图。我们的研究结果表明，LiCrTe$_2$ 是一种探索晶体结构与磁性之间相互作用的有前景材料，并可能在基于自旋的二维器件中具有潜在应用。