二维CrPS4 中可调控反铁磁畴与横向交换偏置效应的原子级解析

来自某研究团队的研究人员通过氮空位中心磁力显微技术(NV magnetometry)，针对A型反铁磁体CrPS4 中铁磁(FM)与反铁磁(AFM)畴的层数-磁场演化机制展开研究。该工作首次在二维极限下实现了反铁磁/铁磁横向界面的本征调控，通过偶/奇层耦合构建了AFM-like与FM-like区域的纯净界面，并利用表面弱磁化特性实现了多态交换偏置的可编程操控，为二维自旋电子器件提供了新范式。

　　

这项突破性研究揭示了二维极限下反铁磁(AFM)与铁磁(FM)耦合的微观机制。科研团队采用扫描氮空位中心(NV center)磁力显微技术，在层状A型反铁磁体CrPS₄
中观测到奇偶层数差异导致的独特磁结构——相邻的偶数层呈现反平行排列(AFM-like)，而奇数层则表现出铁磁有序(FM-like)，形成天然的横向磁界面。

令人振奋的是，得益于材料表面的微弱磁化特性，研究者成功实现了对偶数层反铁磁态的可逆调控。不同区域在特定磁场下的分步翻转行为，揭示了横向交换耦合的关键作用。更妙的是，实验演示了铁磁区域对三个相邻反铁磁畴的选择性操控，就像用磁学"开关"精准调节纳米尺度的多态存储单元。

这项成果不仅首次在单晶二维材料中实现了可编程的交换偏置(EB)效应，更通过原子级清晰的磁畴成像，为理解传统AFM-FM异质结中的界面耦合机制提供了全新视角，为开发基于二维磁体的自旋电子器件开辟了道路。