Quantum Design中国用户科研成果快报（2023年第4期）

Quantum Design中国用户科研成果快报（2023年第4期）
《Quantum Design中国用户科研成果快报》是由Quantum Design中国定期汇总Quantum Design中国用户（包括综合物性测量PPMS、全新一代磁学测量系统MPMS3用户等）在众多研究领域的近期科研成果，为大家的相关科学研究提供参考。

本期文献目录：
1.  Nodeless electron pairing in CsV3Sb5-derived kagome superconductors. Nature (2023)  北京理工大学 施训.

2.  Coexistence of Both Localized Electronic States and Electron Gas at Rutile TiO2 Surfaces. Adv Mater (2023)  清华大学 于浦.

3.  Low-power and Field-free Perpendicular Magnetic Memory Driven by Topological Insulators. Adv Mater (2023)  中科院物理所 韩秀峰.

4.  A quasi-one-dimensional bulk thermoelectrics with high performance near room temperature. Sci Bull (Beijing) (2023)  中科院物理所 陈根富.

5.  Observation of Colossal Topological Hall Effect in Noncoplanar Ferromagnet Cr5Te6 Thin Films. Advanced Functional Materials (2023)   南京大学 宋凤麒.

6.Controllable synthesis of two-dimensional magnetic FeS nanoplates with high Curie temperature and unique magnetotransport properties. Nano Today (2023)  湖南大学 段曦东. 7.Magnetoelectric coupling in multiferroics probed by optical second harmonic generation. Nat Commun (2023)  北京量子院 王洁素. 8.Anomalous enhancement of charge density wave in kagome superconductor CsV3Sb5 approaching the 2D limit. Nat Commun (2023)  复旦大学 李世燕.

9.  Interfacial engineering of ferromagnetism in wafer-scale van der Waals Fe4GeTe2 far above room temperature. Nat Commun (2023)  北航 聂天晓.

10.Pressure-induced transition from a Mott insulator to a ferromagnetic Weyl metal in La2O3Fe2Se2. Nat Commun (2023)  中科大 陈仙辉.11.  The origin of magnetization-caused increment in water oxidation. Nat Commun (2023)  中科院物理所 高鸿军.

12.  Giant electrically tunable magnon transport anisotropy in a van der Waals antiferromagnetic insulator. Nat Commun (2023)  北京大学 陈建豪.

13.  Manipulating exchange bias in 2D magnetic heterojunction for high-performance robust memory applications. Nat Commun (2023)  华中科技大学 叶镭.

14.  Charge order driven by multiple-Q spin fluctuations in heavily electron-doped iron selenide superconductors. Nat Commun (2023)  中科大 封东来.

15.  Strategy for Co-Enhancement of Remanence-Coercivity of RE-Fe-B Sintered Magnets with High Ce-Content: Appropriate La Substitution. Adv Sci (Weinh) (2023)  北京工业大学 岳明.

16.  Graphene-molecule-graphene single-molecule junctions to detect electronic reactions at the molecular scale. Nat Protoc (2023)  北京大学 郭雪峰.

17.  Spin-Lattice Coupled Metamagnetism in Frustrated van der Waals Magnet CrOCl. Small (2023)  北京大学 杨金波.

18.  Manipulating the Interfacial Band Bending For Enhancing the Thermoelectric Properties of 1T'-MoTe2 /Bi2Te3 Superlattice Films. Small (2023)  武汉理工大学 唐新峰.

19.  Pressure engineering of van der Waals compound RhI3: bandgap narrowing, metallization, and remarkable enhancement of photoelectric activity. Materials Today Physics (2023)  中科院硅酸盐 黄富强.

20.  Exploration of the rare-earth cobalt nickel-based magnetocaloric materials for hydrogen liquefaction. Journal of Materials Science & Technology (2023)  杭州电子科技大学 李领伟.

21.  Charge transfer driving interfacial reconstructions in perovskite oxide heterostructures. Communications Physics (2023)  南京大学 吴迪.

22.  Low field spin switching of single crystal TmFeO3. Ceramics International (2023)  上海大学 曹世勋.

23.  Magnetic and Magnetotransport Properties of the Magnetic Topological Nodal‐Line Semimetal TbSbTe. Advanced Quantum Technologies (2023)  中科院金属所 张志东.

24.  Optimization of sol-gel prepared SiO2 coating and FeSiCr@SiO2 soft magnetic composites based on critical ammonia concentration. Materials Chemistry and Physics (2023)  华南理工大学 刘仲武.

25.  Weak ferromagnetism at 48.5 K in rubidium-intercalated biphenyl. Results in Physics (2023) 湖北大学 高云.

26.  Anisotropic Magnetoresistance and Planar Hall Effect in Layered Room-Temperature Ferromagnet Cr1.2Te2. ACS Applied Electronic Materials (2023)  中科大 陆亚林.

27.  Crystal Growth and Room-Temperature Intrinsic Anomalous Hall Effect in Cr0.03Sn0.05Pb0.02Te0.1 Ferromagnetic Crystals. Crystal Growth & Design (2023)  华中科技大学 常海欣.

28.  Field-induced chiral transitions in the Weyl semimetal TaP. Physical Review B (2023)  复旦大学 修发贤.

29.  Observation of enhanced ferromagnetic spin-spin correlations at a triple point in quasi-two-dimensional magnets. Physical Review B (2023)  中科院物理所松山湖 王文洪.

30.  Magnetoelastic coupling and microstructure dynamics associated with spin-orbit coupling in the ferrimagnetic/ferroelastic ordered double perovskite Ba2FeReO6. Physical Review B (2023)  杭州电子科技大学 霍德璇.

31.  Crossover of critical behavior and nontrivial magnetism in the chiral soliton lattice host Cr1/3TaS2. Physical Review B (2023)  中科院强场中心 张裕恒.

32.  Reversible phase transformation and comprehensive phase diagram in SrCoO2.5+x(0≤x≤0.5) with the electric field control of oxygen content. Physical Review Materials (2023)  中科大 陈仙辉.

33.  Optical spectroscopy and band structure calculations of the structural phase transition in the vanadium-based kagome metal ScV6Sn6. Physical Review B (2023)  北京大学 王楠林.

34.  Signatures of a gapless quantum spin liquid in the Kitaev material Na3Co2−xZnxSbO6. Physical Review B (2023)   南京大学 温锦生.

35.  Enhancing the Thermoelectric Performance of GeSb4Te7 Compounds via Alloying Se. Materials (2023)  中科院上海硅所 陈立东.

36.  Dimensionality engineering dependence of vertical magnetization shift and magnetic anisotropy evolution in manganite superlattices. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2023)  山西师范大学 许小红.

37.  Analysis of the magnetization reversal mechanism of heterogenous grain boundary diffused Nd-Fe-B sintered magnets. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2023)  北京工业大学 岳明.

38.  Magnetic and magnetocaloric properties of R55Co30Al10Si5 (R = Ho, Dy) metallic glass ribbons. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2023)  河北工业大学 刘国栋.

39.  Magnetotransport property of oxygen-annealed Fe1+yTe thin films. J Phys Condens Matter (2023)  清华大学 赵永刚.

40.  Enhanced Magnetic Properties and Thermal Conductivity of FeSiCr Soft Magnetic Composite with Al2O3 Insulation Layer Prepared by Sol-Gel Process. Metals (2023)  华南理工大学 刘仲武.

41.  Giant Tunneling Magnetoresistance in Spin-Filter Magnetic Tunnel Junctions Based on van der Waals A-Type Antiferromagnet CrSBr. Chinese Physics Letters (2023)  中科院物理所松山湖 于国强.

42.  Investigation on cryogenic mechanical properties of basalt fiber-reinforced epoxy composites. Cryogenics (2023)  中科院理化所 李来风.

43.  Magnetism and Transport Properties of EuCdBi2 with Bi Square Net. Crystals (2023)  浙江大学 曹光旱.

44.  Study of Electronic States in LaNiO3/SrRuO3 Bilayers: Interface‐Induced Magnetism and Charge Transfer. physica status solidi (b) (2021)  华中科技大学 夏正才.

45.  Evidence of Superconductivity Induced by Copper Doping in NbTe2 Single Crystals. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism (2023)  上海大学 曹世勋.

北京理工大学 施训等

Nodeless electron pairing in CsV3Sb5-derived kagome superconductors. Nature (2023)

摘要

新发现的kagome超导体为能带拓扑、电子序和晶格几何之间的关联关系研究提供了一个重要平台。尽管已经对该系统进行了广泛研究，但其超导基态的性质仍然未知。尤其是电子对对称性的共识尚未达成，部分原因是缺乏对超导能隙结构的动量分辨测量。本文利用超高分辨的低温角分辨光谱学对两种典型的CsV3Sb5衍生kagome超导体Cs(V0.93Nb0.07)3Sb5 和 Cs(V0.86Ta0.14)3Sb5的能带进行了直接观测，发现了无节点、几乎各向同性和轨道无关的超导间隙。而且这种能隙结构与正常态下电荷序的有无（Nb/Ta等价取代V）无关。本文对超导隙的全面表征为kagome超导体的电子配对对称性提供了不可或缺的信息，并增加了量子材料中超导性和电子序的理解。

PPMS Resistivity + MPMS

Electronic transport properties were measured on a physical property measurement system (Quantum Design) at a temperature range from 300 K to 1.8 K. The direct current magnetic susceptibility was measured on a magnetic property measurement system (Quantum Design) with a superconducting quantum interference device magnetometer.

清华大学 于浦等

Coexistence of Both Localized Electronic States and Electron Gas at Rutile TiO2 Surfaces. Adv Mater (2023)

摘要

由过量电子与离子振动耦合形成的局域电子极化子在材料功能中起着关键作用。然而，非局域电子和局域极化子的共存机制仍不清楚。在本文报告了在金红石TiO2表面通过氩离子辐照诱导氧空位可以获得高迁移率的二维电子气，不仅如此，电子气在较低温度下形成电子极化子，导致突然的金属-绝缘体相变。绝缘态的低温电导率由具有高迁移率（∼103 cm2V−1s−1）的自由电子主导，而载流子密度随着温度的降低而显著抑 制。此外，本文揭示了施加电场可以导致局域态崩溃，从而产生金属态。这些结果揭示了局域电子和高迁移率电子之间的强相关/耦合性质，为探测和获取复杂氧化物表面的外来电子态提供了新的途径。

PPMS Resistivity 

All transport measurements were performed in a physical property measurement system (PPMS, 9 T, Quantum Design).

中科院物理所 韩秀峰等

Low-power and Field-free Perpendicular Magnetic Memory Driven by Topological Insulators. Adv Mater (2023) 

摘要

拓扑绝缘体TI中的巨自旋轨道矩(SOT)在低功耗磁随机存储器(SOT-MRAM)中具有巨大应用潜力。本文通过将TI [(BiSb)2Te3]与垂直磁隧道结(pMTJs)结合，制备了功能性3端SOT-MRAM器件，其隧道磁电阻用于有效读取方法。由于(BiSb)2Te3的SOT效率高达θSH = 1.16，室温下TI-pMTJ器件实现了1.5×105 Acm−2 的超低开关电流密度，比传统重金属基系统低1-2个数量级。此外，通过在SOT中应用微小自旋传递转矩电流的协同作用实现了全电场无磁场写入。热稳定系数(Δ = 66)显示出TI-pMTJ装置具有高保留时间(> 10年)。这项工作为未来基于量子材料的低功耗、高密度、高持久/保留磁存储技术提供了启示。

MPMS

The magnetic properties of the TI-pMTJ stack were measured by a superconducting quantum interfere device (SQUID). The magnetic hysteresis (M-H) loop of sample was measured by a superconducting quantum interfere device (SQUID) with the magnetic field applied along out-of-plane direction.

中科院物理所 陈根富等

A quasi-one-dimensional bulk thermoelectrics with high performance near room temperature. Sci Bull (Beijing) (2023) 

摘要

Hicks和Dresselhaus的开创性工作使得在低维材料中寻找高效热电材料备受关注。事实上，许多优秀热电材料，如Bi2Te3, Mg3Sb2/Mg3Bi2和SnSe，具有准二维(q2D)结构。本文报道了具有准一维结构的高性能热电材料TlCu3Te2，实现维度进一步下降。在300K (400K)时，沿着q1D轴的热电优值zT高达1.3(1.5)，与同温度下报道的热电性能最 佳值相媲美。高热电性能一方面得益于大功率因数（源于窄带隙边缘具有q1D色散的中空、饼状费米口袋），另一方面得益于小晶格热导率（源于单对电子(Tl+)和弱键合(Cu+)离子组成的大且非谐波的q1D晶格的）。本化合物是第 一个具有准单轴热电输运的块体材料，达到应用水平，为开发低维高性能热电材料提供了新的机会。

PPMS Resistivity & TTO 

Electrical transport properties including resistivity and Hall coefficient were measured in the physical property measurement system (PPMS, Quantum Design) between T = 2 and 350 K. As far as the Seebeck effect is concerned, a triple-check of the measurement results was also made by employing a modified thermal transport option puck with the commercial PPMS.

南京大学 宋凤麒等

Observation of Colossal Topological Hall Effect in Noncoplanar Ferromagnet Cr5Te6 Thin Films. Advanced Functional Materials (2023) 

摘要

拓扑霍尔效应(THE)是探索自旋手性的关键，在自旋电子器件领域备受关注。然而，THE在室温下难以实现，严重限制了手性自旋织构的实际集成。本文发现，在脉冲激光外延生长的大面积铁磁体Cr5Te6 薄膜中，存在巨大本征THE高达≈1.6µΩ cm，可以保持到270K，这是由于面内铁磁序和反铁磁序相互作用引起的场激发的非共面自旋织构导致的。第 一性原理计算进一步验证了Cr5Te6 中存在相当大的DMI相互作用。这项工作不仅在大面积低维铁磁薄膜中实现了近室温的稳健手性自旋织构，而且为高密度无耗散自旋电子器件的发展提供了便利。

MPMS 

Magnetic properties were measured by a Quantum Design SQUID system.

湖南大学 段曦东等

Controllable synthesis of two-dimensional magnetic FeS nanoplates with high Curie temperature and unique magnetotransport properties. Nano Today (2023) 

摘要

磁性二维材料的发现引发了自旋电子器件革新的广泛研究。本文通过化学气相沉积法制备了不同厚度的超薄FeS纳米片，并对其磁性能进行了全面研究。所得材料在SiO2/Si衬底上呈梯形，在大面积WSe2纳米片上呈三角形。通过拉曼光谱、x射线光电子能谱分析等验证了FeS纳米片的高结晶度和平坦表面。磁输运研究表明，在扫过一个完整的磁场周期后，电阻呈领结形状，随着温度的升高回滞减弱，但可以维持到300 K。层厚依赖实验表明，随着纳米片厚度的增加，电阻的领结回滞减弱。角度依赖实验表明，电阻具有明显的各向异性。最 后，振动样品磁强计表明，原位生长FeS纳米片在室温下具有磁性。本文通过化学气相沉积方法生长的FeS纳米片为二维极限磁性的研究提供了一个理想系统，为下一代自旋电子器件提供了新的机会。

PPMS Resistivity

The Hall devices with the six-terminal Hall bar structure were measured in a physical property measurement system (PPMS, Quantum Design).

北京量子院 王洁素等

Magnetoelectric coupling in multiferroics probed by optical second harmonic generation. Nat Commun (2023) 

摘要

磁电耦合作为一种基本的物理性质，具有增加设备功能同时降低能耗的潜力，但很难在自支撑薄膜或二维材料中进行探测，因为二维薄膜具有不稳定性和脆弱性。本文报道了一种利用外加磁场诱导的光学二次谐波探测的磁电耦合策略，并展示了磁场和热场对外延生长在衬底上和自支撑的BiFeO3薄膜中的铁电序和反铁磁序的调控。本文定义了光学磁电耦合常数，表示磁场控制光致非线性极化的能力，并发现对于自支撑BiFeO3薄膜，应变释放导致磁电耦合被抑 制，但对热波动保持鲁棒性。

OptiCool

The SHG with applied magnetic field measurements were performed based on cryogenic optical research instrument (OptiCool, Quantum Design).

复旦大学 李世燕等

Anomalous enhancement of charge density wave in kagome superconductor CsV3Sb5 approaching the 2D limit. Nat Commun (2023) 

摘要

最近发现的kagome金属AV3Sb5 (A = Cs, Rb, K)表现出各种有趣的现象，例如时间反转对称性破缺的电荷密度波(CDW)和潜在非常规超导性。本文发现随着薄片厚度的减少接近原子极限，CDW温度(TCDW)呈现罕见的非单调演化，而且超导转变温度(Tc)与TCDW呈反向变化。 TCDW在27层时先降至最 小值72 K，然后突然增加，在5层时达到历史最 高值120 K。拉曼散射测量显示，随着样品厚度的减小，电子-声子耦合减弱，这表明电子-声子耦合到电子相互作用主导的crossover可以解释TCDW的非单调厚度依赖性。本文证明了降维和载流子掺杂对薄片量子态的新影响，并为AV3Sb5 kagome金属家族中CDW序的复杂机制提供了重要见解。

PPMS Resistivity & 3He 

A Quantum Design physical property measurement system(PPMS) and a 3He refrigerator are used for transport measurement with Stanford Research 830.

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