中国科学院上海高等研究院王勇课题组AS: 同步辐射软X射线谱学助力TmIG薄膜亚铁磁性质的表征

Wiley

2025-12-05

研究背景

亚铁磁绝缘体薄膜因兼具铁磁与反铁磁材料的双重属性，且具有高居里温度、低阻尼因子等优势，近年来在自旋电子学邻域受到广泛关注。其中，补偿型亚铁磁材料中同时存在磁矩补偿点(TM)与角动量补偿点(TA)，且分别在其TM与TA点附近展现出不同手性的高频动力学以及超快的磁畴运动速度等，被认为是实现磁子基逻辑或存储器件的理想候选材料。因此，如何实现对补偿型亚铁磁体中亚铁磁性精确表征甚至调控显得尤为重要。

文章概述

近日，由中国科学院上海高等研究院王勇研究员课题组采用二维材料石墨烯辅助外延的生长方法，成功制备出准外延结构的亚铁磁TmIG薄膜。同时，借助于石墨烯中间层对TmIG薄膜产生的应变效应，实现了对TmIG薄膜的磁各向异性的有效调控(由面外到面内各向异性的转变)。此外，利用同步辐射软X射线吸收谱（XAS/XMCD）具备的元素分辨能力，实现了对TmIG薄膜中不同子晶格中磁矩指向的精确表征，进而确认了TmIG薄膜中存在磁矩补偿点；以及对应的引入石墨烯插层之后磁矩补偿点的增强。同时，利用求和规则，通过XAS/XMCD数据拟合获得石墨烯层数依赖的轨道磁矩，进而确认了TmIG中磁各向异性的变化来自石墨烯中间层对其中Fe元素轨道磁矩的调控。

图文导读

图(a)软X射线吸收谱测量示意图；(b)磁各向异性常数以及反常霍尔幅值随石墨烯中间层数(tG)的依赖关系；(c) tG依赖的轨道磁矩以及对应的磁晶各向异性能；(d)TmIG薄膜中不同子晶格中元素磁矩指向示意图；(e)Fe元素和(f)Tm元素温度依赖的XAS/XMCD信号。

期刊简介

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