锁相放大器OE1022应用在二维铁磁自旋相关性的测量

2023年，重庆大学物理学院柴一晟团队、重庆大学量子材料与器件研究中心孙阳团队在Physical Review上发表了一篇题为”Observation of enhanced ferromagnetic spin-spin correlations at a triple point in quasi-two-dimensional magnets”的文章，该研究通过一种敏感的复合磁电方法，对准二维铁磁Cr2Ge2Te6和Cr2Si2Te6以及反铁磁MnBi2Te4的磁场-温度相图和自旋-自旋相关性进行了研究和比较。Cr2Ge2Te6和Cr2Si2Te6的相图表明，对于 H║c轴和ab平面构型，在居里温度附近存在一个三相共存的三重点。相反，在MnBi2Te4中，仅在H║c轴构型下发现存在一个三相共存的三重点。在和的三重点附近观察到磁电信号的异常增强，表明在这一点上铁磁自旋-自旋相关性显著增强。然而，对于MnBi2Te4，在Néel温度以上找不到短程自旋-自旋相关性。

样品 & 测试

MBT、CST 和 CGT 的单晶通过助熔剂法生长，CST 和 CGT 晶体的质量通过 X 射线衍射检测。磁致伸缩通过使用电容桥 (AH2550A, Andeen-Hagerling, Inc.) 的膨胀计检测。温度和磁场环境由9 T Dynacool 系统 (Quantum Design公司) 提供。在复合磁电方法中，CST、CGT 和 MBT 作为磁致伸缩相粘贴到 0.2 毫米厚的压电层上(见图b)，压电层为0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)[001]方向切割的单晶。Ag环氧 (H20E, Epoxy Technology Inc.) 作为电极和应变介质。在电测量之前，PMN-PT 在 550 kV/m 的电场下进行了电极化。ME层合板的电信号 (其中和分别表示同相和反相信号) 由赛恩科仪锁相放大器 (OE1022)和商用样品棒 (MultiField Tech.) 测量。由 Helmholtz 线圈产生的交流磁场为Hac = 1 Oe。

总结

该研究采用了敏感的复合磁电方法，对二维铁磁Cr2Ge2Te6和Cr2Si2Te6以及反铁MnBi2Te4的磁场-温度相图和自旋-自旋相关性进行了全面的实验研究。磁电信号在铁磁和自旋翻转转变附近得到了显著增强。该研究还构建了这三种化合物的相图，发现Cr2Ge2Te6和Cr2Si2Te6的相图中，存在一个在居里温度附近三相共存的三重点。相比之下，在MnBi2Te4中只有沿轴 H║c的磁场存在一个三重或临界点。最重要的是，该研究观察到在Cr2Ge2Te6和Cr2Si2Te6的三重点附件存在异常增强的磁电电压，这表明在该点附近存在明显增强的铁磁自旋相关。然而，在的Néel温度以上找不到短程自旋-自旋相关性。

审核编辑 黄宇