Quantum Design中国用户科研成果快报（2021年第10期）

Quantum Design中国用户科研成果快报（2021年第10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. Compensated Ferrimagnet Based Artificial Synapse and Neuron for Ultrafast Neuromorphic Computing. Advanced Functional Materials (2021)    清华大学 江万军等.

2. Unconventional Anomalous Hall Effect in the Canted Antiferromagnetic Half‐Heusler Compound DyPtBi. Advanced Functional Materials (2021)   中科院物理所 王文洪等.

3. Highly-Tunable Intrinsic Room-Temperature Ferromagnetism in 2D van der Waals Semiconductor CrxGa1- xTe. Adv Sci (Weinh) (2021)  华中科技大学 常海欣等.

4. Controlled Synthesis of Ultrathin PtSe2 Nanosheets with Thickness-Tunable Electrical and Magnetoelectrical Properties. Adv Sci (Weinh) (2021)   湖南大学 段曦东等.

5. Fast ion transport for synthesis and stabilization of β-Zn4Sb3. Nat Commun (2021)   武汉理工大学 唐新峰等.

6. Large and sensitive magnetostriction in ferromagnetic composites with nanodispersive precipitates. NPG Asia Materials (2021)   西安交通大学 任晓兵等.

7. Multiband Superconductivity with Sign-Preserving Order Parameter in Kagome Superconductor CsV3Sb5. Physical Review Letters (2021)  中国科技大学 封东来等.

8. Molecular spinterface in F4TCNQ-doped polymer spin valves. Journal of Materials Chemistry C (2021)  天津大学 米文博等.

9. Topological Quasi-2D Semimetal Co3Sn2S2: Insights into Electronic Structure from NEXAFS and Resonant Photoelectron Spectroscopy. J Phys Chem Lett (2021)  上海科技大学 郭艳峰等.

10. EDTMP ligand-enhanced water interactions endowing iron oxide nanoparticles with dual-modal MRI contrast ability. J Mater Chem B (2021)   中科院长春应用化学所 章培标等.

11. Superconducting interstitial MoReRuC medium-entropy alloys with a hexagonal structure. Journal of Alloys and Compounds (2022)  浙江大学 曹光旱等.

12. Effect of lattice distortion induced by Ce chemical valence on coercivity of Nd-Ce-Fe-B alloy. Journal of Alloys and Compounds (2021)    江西理工大学 李家节等.

13. High-Pressure Synthesis and Magnetism of the 4H-BaMnO3 Single Crystal and Its 6H-Type Polymorph. Inorg Chem (2021)   中科院物理所 龙有文等.

14. Superconducting phase diagram and the evolution of electronic structure across charge density wave in underdoped 1T−CuδTiSe2 under hydrostatic pressure. Physical Review B (2021)  中科院物理所 程金光等.

15. Magnetic structure of the topological semimetal YbMnSb2. Physical Review B (2021)  上海科技大学 郭艳峰等.

16. Magnetic-field-induced transformation and strain in polycrystalline FeMnGa ferromagnetic shape memory alloys with high cold-workability. Applied Physics Letters (2021)   中科院物理所 王文洪等.

17. Observation of structural distortion and topological Hall effect in noncollinear antiferromagnetic hexagonal Mn3Ga magnets. Applied Physics Letters (2021)  中科院物理所 王文洪等.

18. A comparative study of NdY-Fe-B magnet and NdCe-Fe-B magnet. Journal of Rare Earths (2021) 中科院宁波材料所 陈仁杰等.

19. Possible Evidence for Berezinskii–Kosterlitz–Thouless Transition in BaFe0.914Co0.086)2As2 Crystals. Materials (2021)  浙江大学 曹光旱等.

20. Anomalous charge density wave state evolution and dome-like superconductivity in CuIr2Te4−xSex chalcogenides. Superconductor Science and Technology (2021)  中科院物理所 程金光等.

21. From δl- to δTc-pinning in CaKFe4As4 single crystals obtained by adjusting their defect structures. Superconductor Science and Technology (2021)   中科院电工所 马衍伟等.

22. Influence of seed layer on the magnetoresistance properties in IrMn-based magnetic tunnel junctions. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2021)   山东大学 颜世申等.

23. Doping effect on the structure and physical properties of quasi-one-dimensional compounds Ba9Co3(Se1–xSx)15 (x = 0 – 0.2)*. Chinese Physics B (2021)   中科院物理所 靳常青等.

24. Nonlocal Effects of Low-Energy Excitations in Quantum-Spin-Liquid Candidate Cu3Zn(OH)6FBr. Chinese Physics Letters (2021)  中科院物理所 李世亮等.

25. Magnetic-Field-Induced Spin Nematicity in FeSe1–xSx and FeSe1–yTey Superconductor Systems. Chinese Physics Letters (2021)  中科院物理所 赵忠贤等.

26. Observation of a Ubiquitous (π, π)-Type Nematic Superconducting Order in the Whole Superconducting Dome of Ultra-Thin BaFe2–xNixAs2 Single Crystals. Chinese Physics Letters (2021) 南京大学 温锦生等.

27. Competition between charge-density-wave and superconductivity in the kagome metal RbV3Sb5. Physical Review Research (2021)  中科院物理所 程金光等.

清华大学 江万军等

Compensated Ferrimagnet Based Artificial Synapse and Neuron for Ultrafast Neuromorphic Computing. Advanced Functional Materials (2021)  .

摘要

自旋电子器件被认为是人工突触和神经元实现的一种可能的解决方案，因为它们具有非易失性、高可伸缩性、互补的金属-氧化物-半导体晶体管兼容性和低功耗。与铁磁体相比，亚铁磁基的自旋电子器件在超快自旋动力学，以及电光操纵领域展现出优秀特性。然而，它们在神经形态计算中的应用还缺乏相关实验研究。基于此，我们研究了垂直磁各向异性的补偿亚铁磁材料Co0.80Gd0.20，证明了补偿亚铁磁中自旋轨道转矩开关的行为可以用来模拟生物突触和神经元。特别地，反常霍尔效应和磁光克尔效应成像测量，模拟 了人工突触和神经元的超快刺激响应，时间尺度缩小到10 ns。利用实验推导出的器件参数，进一步模拟了手写体数字识别中实现了93%以上的准确率。结果表明，补偿亚铁磁体是一种有趣的超快神经形态自旋电子学材料。

MPMS

The magnetometry measurements were performed by utilizing Superconducting Quantum Interference Device, in combination with VSM.

中科院物理所 王文洪等

Unconventional Anomalous Hall Effect in the Canted Antiferromagnetic Half‐Heusler Compound DyPtBi. Advanced Functional Materials (2021)  . 

摘要

变磁材料中磁性与拓扑能带之间的相互作用被广泛研究，因为这些材料表现出了反常霍尔效应(AHE)和量子AHE等新奇现象。本文研究了DyPtBi单晶在面外和面内磁场下的磁输运性质，发现在倾斜的II型反铁磁态中存在一个巨大的非常规反常霍尔信号，暗示了贝里曲率奇点的存在。随着DyPtBi进入顺磁状态，该信号演变为一个巨大的驼峰，并持续到温度远高于TN。平面外和平面内磁性测量表明，在特定θ和ϕ角度可以观察到更大的非平庸霍尔信号，其平面反常霍尔角(AHA)高达30%，与典型的铁磁Weyl半金属相当。总结而言，由于倾斜反铁磁结构与拓扑结构的相互作用，DyPtBi是研究不同拓扑非平庸相中非常规AHE和其他新物理性质的理想平台。

PPMS VSM & Resistivity +MPMS

The magnetic properties were measured in a Quantum Design Magnetic Properties Measurement System (7 T, MPMS 3) and a Physical Property Measurement System (9 T, PPMS). The magnetotransport measurement was carried out based on the four-probe method in a Physical Property Measurement System (9 T, PPMS) with a sample rotator. 

华中科技大学 常海欣等

Highly-Tunable Intrinsic Room-Temperature Ferromagnetism in 2D van der Waals Semiconductor CrxGa1- xTe. Adv Sci (Weinh) (2021). 

摘要

可调铁磁半导体是下一代低功率自旋电子器件电气控制的关键。然而传统本征铁磁半导体的居里温度一般低于室温，二维铁磁半导体则更低，这大大限制其应用价值。本文报道了一种vdW半导体CrxGa1−xTe晶体，具有高度可调的室温以上铁磁性，带隙为1.62-1.66 eV。通过调节Cr含量可有效调节其饱和磁矩变化5.4倍；改变厚度可有效调节其饱和磁矩变化75.9倍。vdW CrxGa1−xTe超薄半导体晶体显示出强大的室温铁磁性和二维量子约束效应， TC 高达314.9-329 K，创本征vdW二维铁磁半导体的纪录。这项工作为室温二维vdW铁磁半导体在二维电子和自旋电子器件领域的应用开辟了道路。

PPMS Resistivity & VSM

The temperature dependence of resistivity (R–T) curves were measured in a physical property measurement system (PPMS, DynaCool, Quantum Design, USA) with the four-terminal configuration. 25 times were conducted at each temperature point for average with a constant current mode. The cooling rate was set as 2 Kmin−1 with the same interval of 1 K. The magnetic properties were measured by a PPMS (DynaCool, Quantum Design, USA) equipped with a VSM.

湖南大学 段曦东等

Controlled Synthesis of Ultrathin PtSe2 Nanosheets with Thickness-Tunable Electrical and Magnetoelectrical Properties. Adv Sci (Weinh) (2021). 

摘要

自二维(2D)材料出现以来，厚度依赖的化学和物理性质引起广泛关注。尽管前景诱人，但可控厚度的超薄纳米片的合成仍然是一个巨大挑战。本文报道了一种化学气相沉积(CVD)路径实现了高质量、厚度可控的PtSe2纳米片合成，并探索其厚度依赖的电磁输运特性。拉曼光谱研究表明，所有Eg, A1g, A2u, 和 Eu 模随层厚增加发生红移。电测量表明，1.7 nm厚的纳米片是一种半导体，室温场效应迁移率为66 cm2 V−1 s−1 ，开/关比为106。2.3-3.8 nm厚的纳米片表现出轻微的门电压调制，室温下场效应迁移率高达324 cm2 V−1 s−1 。当厚度超过3.8 nm时，纳米片表现出金属行为，电导率和击穿电流密度分别达到6.8 × 105 S m–1 和6.9 × 107 A cm−2 。有趣的是，磁电阻(MR)研究表明，这个本征非磁性材料中存在磁序，具体表现为厚度依赖的近藤效应，具有金属绝缘体相变和负磁电阻行为。这些研究表明无论是在开发新的功能电子器件，还是进行二维磁性基础研究，PtSe2都是一个有趣的系统。

PPMS Resistivity

The magnetotransport properties were investigated in a physical property measurement system (Quantum design Inc).

武汉理工大学 唐新峰等

Fast ion transport for synthesis and stabilization of β-Zn4Sb3. Nat Commun (2021)  .

摘要

离子迁移特性使β-Zn4Sb3在混合电子离子导电和热电性能方面具有潜在应用价值。在此，我们利用Zn2+ 在锯齿波电场下快速迁移和三维离子传导网络的动态生长，实现了β-Zn4Sb3材料超快速合成。不仅如此，在离子迁移、电场和温场的相互作用下，形成了自适应稳定的β-Zn4Sb3的精细核-壳晶体-非晶体的微观结构。使用Cd或Ge替换Zn作为空间位阻，可以限制Zn2+的长程迁移，进一步实现β-Zn4Sb3的稳定，并扩大优秀热电性能的操作温度范围。这篇工作为混合介质热电材料、电池和其他功能材料的开发提供了思路。

PPMS Resistivity

The low-temperature σ and RH between 10 and 300 K were measured on a Physical Properties Measurement System (PPMS-9, Quantum Design, USA).

中科院金属所 张志东等

Bifunctional two-dimensional nanocomposite for electromagnetic wave absorption and comprehensive anti-corrosion. Carbon (2022).

摘要

双功能电磁波(EMW)吸波材料已成为在复杂和极端环境下先进EMW吸收器件发展的关键。基于石墨纳米片的高介电损耗和优异的化学惰性，本文设计了一种新型二维石墨纳米片，表面饰有石墨包覆的软磁性Ni3Fe纳米胶囊作为新型氮催化剂。通过调节阻抗匹配和进一步优化质量比，吸收体厚度3.5 mm时，小反射损失(RL)在7.35 GHz到达−35.8 dB。吸收体厚度2 mm时，有效的吸收带宽可达5.5 GHz (RL≤−10 dB)，几乎覆盖整个Ku波段。除优秀的EMW吸收特性外，该二维纳米复合材料在酸性、中性和碱性盐类腐蚀条件下均保持了原有的微观结构，表现出良好的综合耐腐蚀性能。二维耐腐蚀EMW吸收材料的成功探索为未来复杂环境下双功能EMW吸收器的制造提供了重要参考。

MPMS

The magnetic behavior was measured with the superconducting quantum interference device magnetometer (SQUID).

中国科技大学 封东来等

rMultiband Superconductivity with Sign-Preserving Order Parameter in Kagome Superconductor CsV3Sb5. Physical Review Letters (2021).

摘要

本文利用高分辨的扫描隧道显微镜和光谱，研究了笼目超导体CsV3Sb5极低温下的超导性能。在半Cs和Sb表面均观察到两种超导能隙，多套相干峰，而且零能态密度(DOS)不为零，表明CsV3Sb5具有多带超导性。此外，带隙能带仅可由磁性杂质诱导，而非磁杂质不能诱导，这表明超导序参量具有不变号或s波性质。此外，电荷密度波(CDW)与超导在不同能带上的相互作用也不同，从而导致不同的态密度分布。结果表明，在与CDW作用较弱的费米面截面上，超导间隙接近各向同性；而在CDW作用较强的费米面截面，超导间隙更倾向各向异性。零偏压剩余态密度归因于小椭圆费米口袋上极小的超导间隙。我们的研究为进一步了解CsV3Sb5的超导性及其与CDW的关系提供了重要线索。

MPMS+PPMS 3He & Resistivity

Measurements of magnetic and electrical properties were conducted on the 3He insert of MPMS3 and PPMS at Instruments Center for Physical Science of University of Science and Technology of China.

天津大学 米文博等

Molecular spinterface in F4TCNQ-doped polymer spin valves. Journal of Materials Chemistry C (2021)  .

摘要

分子spinterface是实现有机自旋阀(OSV)器件多态存储的理想平台。然而，分子掺杂作为提高电导率和修饰spinterface的有效策略，在垂直OSV器件中却鲜有报道，这是因为掺杂诱导spinterface的作用尚不清楚。在此，我们制备了一种F4TCNQ掺杂聚合物自旋阀，其电导率和磁电阻率(MR)显著提高。根据界面态的表征和半自旋阀的研究，确定了F4TCNQ以自由基的形式掺杂，并形成了自旋依赖的杂化界面态(SDHIS)。在标准巨磁阻(GMR)效应的基础上，这种SDHIS会表现出额外的界面磁阻(IMR)效应。这种界面掺杂方案在未来的多态分子自旋电子器件中显示出巨大的应用潜力，并为自由基诱导的分子spinterface机制提供了新的认识。

PPMS VSM & Resistivity

The coercivity of the Co electrode on top of various thin films was measured using the vibration sample magnetometer (VSM) module of a physical property measurement system (PPMS DynaCool, Quantum Design). Resistance and magnetoresistance (MR) as a function of temperature and input current were measured using the builtin DC-transport option of the PPMS with a motorized horizontal rotator module. The current–voltage (I–V) curve measurements were carried out using an external Keithley 2636B Dual-Channel System Source Meter Unit (SMU) interfaced to the PPMS.

上海科技大学 郭艳峰等

Topological Quasi-2D Semimetal Co3Sn2S2: Insights into Electronic Structure from NEXAFS and Resonant Photoelectron Spectroscopy. J Phys Chem Lett (2021) .

摘要

本文采用近边X射线吸收谱(NEXAFS)和共振光电子谱(ResPES)研究了本征拓扑半金属Co3Sn2S2晶体的电子结构。虽然在ResPES实验中，在Co 2p吸收边观察到Co 3d 价带激发的显著增加，但这些光子能量的谱重主要由正常的Auger贡献。这表明了光激发Co 3d电子的离域特性，并得到第 一性原理计算的支持。我们对Co3Sn2S2在费米能级附近的元素和轨道特定电子态的研究结果，对于全面描述该材料的电子结构具有重要意义，这对其在不同科学技术领域像催化、水裂解方面的应用具有重要意义。

PPMS + MPMS

The transport properties were tested using PPMS and MPMS of Quantum Design using four-contacts scheme.