穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置（SHMFF）用戶中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強磁場科學(xué)中心低功耗量子材料研究團隊，依托SHMFF磁性測量系統(tǒng)，通過磁輸運測量，在二維鐵磁材料Fe_5-xGeTe₂納米片中觀測到非互易反對稱磁電阻及非常規(guī)霍爾效應(yīng)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會-納米》（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，因獨特的磁性和廣闊的應(yīng)用前景而受到關(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，使得這類材料在磁存儲等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。?

然而，F(xiàn)e_5-xGeTe₂的復(fù)雜磁基態(tài)以及對樣品尺寸、外部磁場的敏感性，使它的磁輸運性質(zhì)以及與電子、晶格和磁疇結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)性尚不清晰。該團隊制備了具有室溫磁性的Fe_5-xGeTe₂單晶，并對其進行系統(tǒng)的磁輸運性質(zhì)研究。?

研究發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的降低，F(xiàn)e_5-xGeTe₂的易磁化軸會發(fā)生從面內(nèi)到面外的轉(zhuǎn)變。研究通過機械剝離獲得了不同厚度（7 nm~50 nm）的Fe_5-xGeTe₂納米片，進而輸運測試發(fā)現(xiàn)了與塊體樣品不同的磁輸運行為。這表明該體系的磁性具有顯著的厚度依賴性，為二維鐵磁材料的研究開辟了新方向。?

進一步，該研究發(fā)現(xiàn)了Fe_5-xGeTe₂納米片中的反對稱磁電阻效應(yīng)和非常規(guī)霍爾效應(yīng)。這些新奇磁效應(yīng)使該材料在特定條件下產(chǎn)生額外的反對稱磁阻，導(dǎo)致其在不同磁場方向下的宏觀電輸運特性具有一定差異。通過對溫度、磁場取向和樣品厚度的細致分析，研究揭示了材料中條紋疇結(jié)構(gòu)對該反對稱磁阻的關(guān)鍵作用。這種結(jié)構(gòu)使材料在磁場翻轉(zhuǎn)時處于不同磁阻態(tài)，表現(xiàn)出類似于磁阻式非易失性存儲器的行為。?

上述成果加深了科學(xué)家對二維鐵磁材料的認知，并有望進一步拓展二維鐵磁材料在自旋電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用前景。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、合肥大科學(xué)中心協(xié)同創(chuàng)新培育基金等的支持。

論文鏈接

（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(shù)隨溫度依賴性，（c）85 K的縱向磁阻（MR）和霍爾電阻（R_xy），（d）非常規(guī)霍爾效應(yīng)