穩態(tài)強磁場(chǎng)實(shí)驗裝置（SHMFF）用戶(hù)中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院強磁場(chǎng)科學(xué)中心低功耗量子材料研究團隊依托SHMFF磁性測量系統，通過(guò)磁輸運測量，在二維鐵磁材料Fe_5-xGeTe₂納米片中觀(guān)測到非互易反對稱(chēng)磁電阻及非常規霍爾效應。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際知名期刊ACS Nano上。

　　二維鐵磁材料，作為低維功能材料家族中的重要一員，因其獨特的磁性和廣闊的應用前景而受到科學(xué)家的廣泛關(guān)注。特別是那些具有高居里溫度的二維鐵磁材料，如Fe_5-xGeTe₂，其居里溫度高達310K，使得這類(lèi)材料在磁存儲等領(lǐng)域具有潛在的應用價(jià)值。 

　　然而，Fe_5-xGeTe₂的復雜磁基態(tài)和對樣品尺寸、外部磁場(chǎng)的敏感性，使得其磁輸運性質(zhì)以及與電子、晶格和磁疇結構之間的關(guān)聯(lián)性一直是一個(gè)謎團。為了解決這一問(wèn)題，研究團隊精心制備了具有室溫磁性的Fe_5-xGeTe₂單晶，并對其進(jìn)行了系統的磁輸運性質(zhì)研究。 

　　在研究中，研究團隊發(fā)現隨著(zhù)溫度的降低，Fe_5-xGeTe₂的易磁化軸會(huì )發(fā)生從面內到面外的轉變。通過(guò)機械剝離，團隊獲得了不同厚度（7 nm ~ 50 nm）的Fe_5-xGeTe₂納米片，進(jìn)一步輸運測試發(fā)現了與塊體樣品截然不同的磁輸運行為。這表明該體系的磁性具有顯著(zhù)的厚度依賴(lài)性，為二維鐵磁材料的研究開(kāi)辟了新的方向。 

　　此外，研究團隊還發(fā)現了Fe_5-xGeTe₂納米片中的反對稱(chēng)磁電阻效應和非常規霍爾效應。這些新奇磁效應的存在，使得該材料在特定條件下產(chǎn)生額外的反對稱(chēng)磁阻，從而導致其在不同磁場(chǎng)方向下的宏觀(guān)電輸運特性有一定的差異。通過(guò)對溫度、磁場(chǎng)取向和樣品厚度的細致分析，他們進(jìn)一步揭示了材料中條紋疇結構對該反對稱(chēng)磁阻的關(guān)鍵作用，這種結構的存在使得材料在磁場(chǎng)翻轉時(shí)處于不同磁阻態(tài)，從而表現出類(lèi)似于磁阻式非易失性存儲器的行為。 

　　這一發(fā)現不僅增加了我們對二維鐵磁材料的理解，而且有望進(jìn)一步拓展二維鐵磁材料在自旋電子器件領(lǐng)域的應用前景。 

　　強磁場(chǎng)中心博士研究生苗偉婷為該論文第一作者，田明亮研究員和牛群副研究員為共同通訊作者。該研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、合肥大科學(xué)中心創(chuàng )新培育基金等項目的支持。

　　文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.3c08954 

　　圖1 (a) 微納器件示意圖，(b) Fe_5-xGeTe₂微納器件的電阻值及溫阻系數隨溫度依賴(lài)性，(c) 85 K的縱向磁阻（MR）和霍爾電阻（R_xy），(d)非常規霍爾效應。