在超薄Fe3Co2.5GeTe2纳米片中,由于混合磁态的存在,实现了室温以上的反铁磁性

《ACS Nano》:Above-Room-Temperature Antiferromagnetism in Ultrathin Fe3Co2.5GeTe2 Nanosheets Enabled by a Hybrid Magnetic State

【字体: 时间:2025年10月23日 来源:ACS Nano 16

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  通过Co掺杂策略,成功制备出具有361 K超高温反铁磁有序的Fe3Co2.5GeTe2范德华晶体。该材料呈现层内铁磁与层间反铁磁耦合态,经块体磁测量和纳米级异常霍尔效应证实,其磁有序在9 nm厚度下及330 K以上仍保持稳定,为高温自旋电子学提供了新平台。

  
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开发在室温以上仍保持稳定磁有序的范德华(vdW)磁性材料对于推动自旋电子技术的发展至关重要。在此,我们展示了一种通过掺杂工程手段制备Fe3Co2.5GeTe2的方法。这种vdW晶体具有极高的奈尔温度(TN)——达到361 K。通过有针对性的钴(Co)替代,我们将原始的铁磁体Fe5GeTe2转变为一种复杂的混合磁态,其特征是层内铁磁性与层间反铁磁性共存。这种独特的基态通过一系列典型的实验特征得到了明确验证:包括特征性的两步自旋翻转转变以及较小的剩磁强度,这些现象在体磁测量和纳米尺度异常霍尔效应测量中均有体现。关键的是,我们证明了这种混合磁有序在二维极限下依然稳定——即使在厚度仅为9纳米的器件中,自旋翻转现象仍然存在,且磁有序性在330 K的温度下仍然保持稳定。我们的研究结果表明,Fe3Co2.5GeTe2是高温反铁磁自旋电子学领域的理想材料,同时也证实了化学替代方法是设计vdW材料中复杂磁态的有效手段。

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