华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心
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陆成亮教授课题组在极性磁体磁性调控研究上取得进展

发布日期:2023-05-11    作者:     来源:     点击:

 磁电效应蕴含丰富的多重量子序耦合与调控物理,是凝聚态物理研究的前沿阵地。近年来,极性磁体Fe2Mn3O8家族因表现出巨大的线性磁电和热霍尔效应等新颖物性而备受关注,并且这些现象都与其中的磁结构密切相关。在此背景下,华中科技大学物理学院陆成亮教授课题组对(Fe1-xMnx)2Mo3O8系列单晶的磁性调控开展了系统研究,构建了细致的磁相图,揭示了其中的多相竞争与调控[ACS Appl. Mater. Interfaces, 15, 22204 (2023)]。

图中,a、b分别是Mn2Mo3O8高磁场下的磁化结果和对应的磁相图,c为 (Fe1-xMnx)2Mo3O8(0 ≤ x ≤ 1) 的磁相图

该工作结合脉冲和稳态磁场测量技术,深入研究了Fe2Mo3O8中引入磁性Mn2+离子产生的显著磁性调控行为。研究发现,(Fe1-xMnx)2Mo3O8体系中Mn取代(x=0.25)可以改变系统的磁基态,即由Fe2Mo3O8类型的反铁磁基态转变为Mn2Mo3O8类型的亚铁磁基态,且自旋诱导的电极化(ΔP~1000μC/m2)在所有组分样品中普遍存在。同时,亚铁磁态的样品(0.3≤x≤1)表现出矩形磁滞回线,其中的剩余磁化强度和矫顽场显著依赖于Mn含量以及样品温度。(Fe1-xMnx)2Mo3O8中磁性质的变化可能与其中反铁磁和亚铁磁序的共存与竞争相关。

该项研究成果以“Antiferromagnetic to Ferrimagnetic Phase Transition and Possible Phase Coexistence in Polar Magnets(Fe1-xMnx)2Mo3O8(0≤x≤1)”(极性磁体(Fe1-xMnx)2Mo3O8(0≤x≤1)中反铁磁到亚铁磁相变及可能的相共存)为题发表在ACS Appl. Mater. Interfaces, 15, 22204 (2023) (IF=10.383)。华中科技大学物理学院博士生常钰婷和博士后高磊为论文共同第一作者,陆成亮教授为论文通讯作者,国家脉冲强磁场科学中心王俊峰研究员,武汉大学刘庸老师、熊锐教授,南京大学刘俊明教授等参与了该研究工作。

该工作得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金等项目支持。

论文链接:https://doi.org/10.1021/acsami.3c00518