Quantum Design中國(guó)用戶(hù)科研成果快報(bào)（2023年第3期）

《Quantum Design中國(guó)用戶(hù)科研成果快報(bào)》是由Quantum Design中國(guó)定期匯總Quantum Design中國(guó)用戶(hù)（包括綜合物性測(cè)量PPMS、全新一代磁學(xué)測(cè)量系統(tǒng)MPMS3用戶(hù)等）在眾多研究領(lǐng)域的近期科研成果，為大家的相關(guān)科學(xué)研究提供參考。

本期文獻(xiàn)目錄：
1.  Low-pass filters based on van der Waals ferromagnets. Nature Electronics (2023)  復(fù)旦大學(xué) 修發(fā)賢.

2.  Enhanced Superconductivity and Upper Critical Field in Ta-Doped Weyl Semimetal Td-MoTe2. Adv Mater (2023) 南京大學(xué) 宋鳳麒.

3.  Room-Temperature Magnetism in 2D MnGa4-H Induced by Hydrogen Insertion. Adv Mater (2023)  中科院物理所 龍有文.

4.  Unveiling strong ion-electron-lattice coupling and electronic antidoping in hydrogenated perovskite nickelate. Adv Mater (2023)   清華大學(xué) 于浦.

5. Giant and Nonvolatile Control of Exchange Bias in Fe3GeTe2/Irradiated Fe3GeTe2/MgO Heterostructure Through Ultralow Voltage. Advanced Functional Materials (2023)  科大 陸亞林.

6. Giant piezoresistivity in a van der Waals material induced by intralayer atomic motions. Nat Commun (2023)  浙江大學(xué) 袁輝球.

7. Synthesis of Two-Dimensional MoO2 Nanoplates with Large Linear Magnetoresistance and Nonlinear Hall Effect. Nano Letters (2023) 湖南大學(xué) 段曦東.

8. High-performance non-Fermi-liquid metallic thermoelectric materials. npj Computational Materials (2023) 南方科技大學(xué) 張文清.

9. A nanogenerator based on metal nanoparticles and magnetic ionic gradients. NPG Asia Materials (2023)   國(guó)家納米科學(xué)中心 鄢勇.

10.  Regulation of the Electronic Properties of Graphene via Organic Molecular Intercalation. Chemistry of Materials (2023)   湖南大學(xué) 段曦東.

11. Extreme Enhanced Curie Temperature and Perpendicular Exchange Bias in Freestanding Ferromagnetic Superlattices. ACS Appl Mater Interfaces (2023)  山東大學(xué) 顏世申.

12. Simultaneous enhancement of coercivity and electric resistivity of Nd-Fe-B magnets by Pr-Tb-Al-Cu synergistic grain boundary diffusion toward high-temperature motor rotors. Journal of Materials Science & Technology (2023)  華南理工大學(xué) 劉仲武.

13. Magnetoresistance anomaly in Fe5GeTe2 homo-junctions induced by its intrinsic transition. Nano Research (2023) 北京科技大學(xué) 王守國(guó).

14. Origin of hard magnetism in Fe-Co-Ni-Al-Ti-Cu high-entropy alloy: Chemical shape anisotropy. Acta Materialia (2023)  西安交通大學(xué) 馬天宇.

15. Purely Electrical Controllable Spin–Orbit Torque‐Based Reconfigurable Physically Unclonable Functions. Advanced Electronic Materials (2023)  山東大學(xué) 顏世申.

16.  Manipulation of the Ferromagnetism in LaCoO3 Thin Films Through Cation‐Stoichiometric Engineering. Advanced Electronic Materials (2023)  清華大學(xué) 于浦.

17. Reduction of the mechanical anisotropy in hot-deformed Nd-Fe-B magnets by the construction of heterogeneous structure. Journal of Alloys and Compounds (2023) 中科院寧波材料所 陳仁杰.

18. Anisotropic magneto-transport behavior in a hexagonal ferromagnetic EuCuP single crystal. Journal of Alloys and Compounds (2023) 山西師范大學(xué) 許小紅.

19.  Strong Magnetocaloric Coupling in Oxyorthosilicate with Dense Gd3+ Spins. Inorg Chem (2023) 中科院物理所 龍有文.

20. Structure, Magnetotransport, and Theoretical Study on the Layered Antiferromagnet Topological Phase EuCd2As2 under High Pressure. Advanced Quantum Technologies (2023)  上?？萍即髮W(xué) 郭艷峰.

21. Fermi-Level-Dependent Charge-to-Spin Conversion of the Two-Dimensional Electron Gas at the γ-Al2O3/KTaO3 Interface. Physical Review Applied (2023) 中科院物理所 于國(guó)強(qiáng).

22. A new ternary molybdenum phospho-silicide Mo3Si2P: Phase equilibria, structural, electronic, transport and thermal properties. Journal of Physics and Chemistry of Solids (2023)  中科院物理所 任治安.

23.  Magnetic Properties and Phase Diagram of the Honeycomb Layered Na2Ni2TeO6 Single Crystal under a High Magnetic Field. The Journal of Physical Chemistry C (2023)   華中科技大學(xué) 夏正才.

24. Magnetic properties and rare earth element diffusion behavior of hot-deformed nanocrystalline dual-main-phase Nd-Ce-Fe-B magnets. RSC Adv (2023)  華南理工大學(xué) 劉仲武.

25.  Effect of Subtle Changes on the Slow Relaxation Behavior of Co(II) Ions Based Metal-Organic Frameworks. Crystal Growth & Design (2023)  南京大學(xué) 宋友.

26.  Enhanced longitudinal and transverse thermopowers at low temperature in quasi-one-dimensional antiferromagnet KMn6Bi5. Applied Physics Letters (2023)  中科院物理所 任治安.

27. Single-crystal growth and physical properties of LaMn0.86Sb2. Physical Review B (2023)  重慶大學(xué) 周小元.

28.  Mg doping enhanced magnetoelectric effect in the polar magnet Fe2Mo3O8. Physical Review B (2023)  中科院物理所 龍有文.

29.  Electrical transport under extreme conditions in the spin-ladder antiferromagnet TaFe1.25Te3. Physical Review B (2023)  浙江大學(xué) 曹光旱.

30. Controllable unidirectional magnetoresistance in ferromagnetic films with broken symmetry. Physical Review B (2023)  山東大學(xué) 顏世申.

31. Noncoplanar antiferromagnetism induced zero thermal expansion behavior in the antiperovskite Mn3Sn0.5Zn0.5Cx. Physical Review B (2023)  北航大學(xué) 郝維昌.

32. Fe-doping modulated critical behavior and magnetocaloric effect of magnetic Weyl Co3Sn2S2. Physical Review B (2023)  北京科技大學(xué) 王守國(guó).

33. Antiferromagnetic topological insulating state in Tb0.02Bi1.08Sb0.9Te2S single crystals. Physical Review B (2023)  東南大學(xué) 董帥.

34. Multiple magnetic phases and magnetization plateaus in TbRh6Ge4. Physical Review B (2023)  浙江大學(xué) 袁輝球.

35. Anisotropy optimization of HDDR magnetic powders by precursor alloy annealing. Materials Letters (2023)  中科院寧波材料所 陳仁杰.

36.  Microstructure and coercivity modification of HDDR (Pr, Nd, Ce)-Fe-B magnetic powders by grain boundary diffusion with Pr-Fe-Al-Ga. Materials Letters (2023)  中科院寧波材料所 陳仁杰.

37. Abnormal sign change of angle-dependent magnetoresistance in polycrystalline WTe2 nanoplate. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures (2023)  中南大學(xué) 郭光華.

38. Tunability of magnetization in hexagonal perovskite Sr6Co5O15 ceramics through 20% Fe-substitution. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2023)  中科大 陸亞林.

39. Effect of ferromagnetic Fe96.5Si3.5 dopant on microstructure and magnetic properties of hot-deformed Nd-Fe-B magnets. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2023)  中科院寧波材料所 陳仁杰.

40.  Superconducting phase diagram of lanthanum films on the substrate of Si(100). Physica B: Condensed Matter (2023)  上海大學(xué) 曹世勛.

41. Electric transport properties of Cu-doped NbTe2 single crystals. Physica B: Condensed Matter (2023)  上海大學(xué) 曹世勛.

42. High-pressure single crystal growth and magnetoelectric properties of CdMn7O12. J Phys Condens Matter (2023)  中科院物理所 龍有文.

43. Coexistence of logarithmic and SdH quantum oscillations in ferromagnetic Cr-doped tellurium single crystals. J Phys Condens Matter (2023)  廣州大學(xué) 鄭仁奎.

44.  Superconductivity in Mo4Ga20As with endohedral gallium clusters. J Phys Condens Matter (2023)  中科院物理所 任治安.

45. Unusual spin-orbit torque switching in perpendicular synthetic antiferromagnets with strong interlayer exchange coupling. J Phys Condens Matter (2023)  中科院物理所 于國(guó)強(qiáng).

46.  Transport properties of CrP. Chinese Physics B (2023)  中科院物理所 雒建林.

47. Superconductivity in epitaxially grown LaVO3/KTaO3(111) heterostructures. Chinese Physics B (2023)  浙江大學(xué) 謝燕武.

48. Abnormal magnetoresistance effect in the Nb/Si superconductor–semiconductor heterojunction. Chinese Physics B (2023)  中科院物理所 邱祥岡.

49.High-Field Magnetization and ESR Studies of Two-Dimensional Triangular-Lattice Antiferromagnet Cu2(OH)3Cl. Applied Magnetic Resonance (2023)  華中科技大學(xué) 夏正才.

50. Anomalous Hall effect of facing-target sputtered Fe3SnN epitaxial film. Journal of Physics D: Applied Physics (2023)  天津大學(xué) 米文博.

51. Colossal negative magnetoresistance in spin glass Na(Zn,Mn)Sb. Journal of Semiconductors (2023)   中科院物理所 靳常青.

52. Temperature dependence of magnetic moment of rare earth ions in ErFeO3 and NdFeO3 single crystals. Phys Chem Chem Phys (2023)   上海大學(xué) 曹世勛.

53. Unlocking the charge doping effect in softly intercalated ultrathin ferromagnetic superlattice. eScience (2023)  杭州電子科技大學(xué) 李領(lǐng)偉

復(fù)旦大學(xué) 修發(fā)賢等

Low-pass filters based on van der Waals ferromagnets. Nature Electronics (2023) 

摘要

二維(2D)磁鐵材料具有優(yōu)良的電學(xué)和機(jī)械性能，并可用于創(chuàng)建二維納米機(jī)電系統(tǒng)。然而，大多數(shù)二維磁體的居里溫度很低，限制了其實(shí)際應(yīng)用。本文基于分子束外延生長(zhǎng)了晶圓級(jí)高品質(zhì)的碲化鐵鍺(Fe5+xGeTe2)薄膜，并構(gòu)建了范德華鐵磁低通濾波器。通過(guò)原位鐵摻雜，F(xiàn)e5+xGeTe2體系的居里溫度可以從260 ~ 380 K連續(xù)調(diào)制。與不帶磁芯的電感相比，采用少層Fe5+xGeTe2制備平面螺旋電感在室溫下的電感增強(qiáng)了74%。基于高性能電感器，課題組進(jìn)一步構(gòu)建了一系列巴特沃斯低通濾波器，S次實(shí)現(xiàn)了截止頻率可調(diào)的、動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)40dB的低通濾波器。通過(guò)在電感-電容電路中使用不同的電感器，可以將-3 dB截止頻率從18 Hz調(diào)諧到30 Hz。

PPMS Resistivity + MPMS

The Hall effect measurements were conducted in conventional six-point Hall bar devices (dimensions, 6 mm×3 mm) using a physical property measurement system (Quantum Design). The magnetization measurements were carried out in a d.c. SQUID (Quantum Design) with a magnetic field up to 7 T.

南京大學(xué) 宋鳳麒等

Enhanced Superconductivity and Upper Critical Field in Ta-Doped Weyl Semimetal Td -MoTe2. Adv Mater (2023) 

摘要

二維過(guò)渡金屬二硫族化合物是下一代電子和自旋電子學(xué)的潛在平臺(tái)。層狀Weyl半金屬(W,Mo)Te2系列具有結(jié)構(gòu)相變、不飽和磁阻、超導(dǎo)性和奇特的拓?fù)湮锢硖匦?。然而，在不施加高壓情況下，塊體(W,Mo)Te2的超導(dǎo)臨界溫度仍然很低。本文發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Ta摻雜到達(dá)0≤x≤0.22時(shí)，Mo1?xTaxTe2單晶的超導(dǎo)性顯著增強(qiáng)，轉(zhuǎn)變溫度提升到7.5 K，可以歸因于費(fèi)米能級(jí)態(tài)密度的增加。此外，在Mo1?xTaxTe2 (x = 0.08) Td相中觀察到超過(guò)泡利極限的垂直上臨界場(chǎng)增加到14.5 T，這可能源于空間反演對(duì)稱(chēng)性破環(huán)，導(dǎo)致非常規(guī)的單重態(tài)-三重態(tài)混合超導(dǎo)。這項(xiàng)工作為探索過(guò)渡金屬二硫族化合物的奇異超導(dǎo)性和拓?fù)湮锢硖峁┝诵碌耐緩健?/p>

PPMS Resistivity + MPMS

The electrical transport measurements were carried out using a physical property measurement system (PPMS) (Dynacool-14T, Quantum Design). A superconducting quantum interference device magnetometer (SQUID) (MPMS, Quantum Design) was used to measure the magnetization of bulk crystals.

中科院物理所 龍有文等

Room-Temperature Magnetism in 2D MnGa4-H Induced by Hydrogen Insertion. Adv Mater (2023) 

摘要

二維室溫磁性材料在未來(lái)的自旋電子器件中具有重要意義，但目前的報(bào)道很少。本文采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法制備了厚度為2.2 nm的二維室溫磁性MnGa4-H單晶。H2等離子體的使用使得氫原子可以很容易地插入到MnGa4晶格中來(lái)調(diào)節(jié)原子距離和電荷態(tài)，從而在不破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)型的情況下實(shí)現(xiàn)鐵磁性。所獲得的二維MnGa4-H晶體具有高質(zhì)量、空氣穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，居里溫度更是高達(dá)620K以上。這項(xiàng)工作豐富了二維室溫鐵磁材料家族，為基于二維磁性合金的自旋電子器件開(kāi)發(fā)提供了新的可能。

PPMS Resistivity + MPMS

The magnetic susceptibility and magnetization measurements were carried out using a superconducting quantum interference device magnetometer (Quantum Design, MPMS-VSM). The longitudinal resistance was collected by a pulse relaxation method on a physical property measurement system (Quantum Design, PPMS-9T) varying from 300 to 2 K under zero magnetic fields. The Hall electrical resistance was measured by a physical property measurement system calorimeter (Quantum Design, PPMS-9T).

清華大學(xué) 于浦等

Unveiling strong ion-electron-lattice coupling and electronic antidoping in hydrogenated perovskite nickelate. Adv Mater (2023) 

摘要

原子尺度解碼關(guān)聯(lián)材料中的離子-電子-晶格耦合和能帶結(jié)構(gòu)具有重要應(yīng)用前景，但也極具挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些自由度之間具有強(qiáng)烈而復(fù)雜的相關(guān)性。本文以鈣鈦礦鎳酸鹽NdNiO3外延薄膜為模型體系，證明了氫離子誘導(dǎo)的巨大晶格畸變和NiO6八面體旋轉(zhuǎn)增強(qiáng)，從而在一系列襯底上形成了晶格膨脹大于10%的新型氫化HNdNiO3相。此外，在離子-電子協(xié)同摻雜的作用下，發(fā)現(xiàn)了電子反摻雜，即摻雜電子主要填充基態(tài)氧的2p空穴，而不是將Ni的氧化態(tài)從Ni3+轉(zhuǎn)變?yōu)镹i2+，主導(dǎo)了金屬-絕緣體的轉(zhuǎn)變。Z 后，通過(guò)電場(chǎng)控制的氫離子嵌入及其與晶格和電子電荷的強(qiáng)耦合，制備出具有不同結(jié)構(gòu)態(tài)和電子態(tài)的選擇性微米尺度圖案。研究結(jié)果為關(guān)聯(lián)物理中離子-電子-晶格強(qiáng)耦合提供了直接證據(jù)，并展示了其在設(shè)計(jì)新型材料和器件方面的潛在應(yīng)用。

PPMS Resistivity 

We used a physical property measurement system (PPMS; Quantum Design) to measure the temperature-dependent electrical resistivity of pristine and gated NNO thin film samples with a four-probe method (to eliminate contact resistance).

中科大 陸亞林等

Giant and Nonvolatile Control of Exchange Bias in Fe3GeTe2/Irradiated Fe3GeTe2/MgO Heterostructure Through Ultralow Voltage. Advanced Functional Materials (2023) 

摘要

范德華磁體的發(fā)現(xiàn)為電控磁性提供了一個(gè)新的平臺(tái)。近來(lái)實(shí)驗(yàn)表明，范德華磁體的磁性可以通過(guò)柵極調(diào)制，但大部分都具有易失性，并且要求柵極電壓不低于幾伏。本文實(shí)現(xiàn)了Fe3GeTe2/MgO異質(zhì)結(jié)構(gòu)中交換偏置和矯頑力場(chǎng)的非易失性調(diào)控，柵極電壓低至幾十mV，比以往實(shí)驗(yàn)降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)MgO濺射，在Fe3GeTe2中形成離子輻照相，進(jìn)而在此異質(zhì)結(jié)構(gòu)中獲得了交換偏置效應(yīng)，在5~20 mV的電壓范圍內(nèi)調(diào)制偏置700~0Oe。氧化Fe3GeTe2具有高穩(wěn)定性，來(lái)自輻照相的氧在電壓驅(qū)動(dòng)下與Fe3GeTe2結(jié)合，引起非易失磁調(diào)制，在切斷柵壓后仍可以保留。本文的發(fā)現(xiàn)展示了一種調(diào)節(jié)范德華磁體磁性的方法，為使用范德華材料制造全固體、非易失和低耗散的納米電子器件開(kāi)辟了新道路。

PPMS Resistivity

Magnetotransport measurements were conducted via a physical property measurement system (PPMS, Quantum Design) with a homemade sample holder for gating the FGT/MgO heterostructure.

 浙江大學(xué) 袁輝球等

Giant piezoresistivity in a van der Waals material induced by intralayer atomic motions. Nat Commun (2023) 

摘要

層狀材料中范德華隙的存在創(chuàng)造了大量不同于傳統(tǒng)材料的有趣現(xiàn)象。例如，加壓可以沿堆疊方向產(chǎn)生各向異性晶格收縮和/或?qū)娱g滑動(dòng)，并誘發(fā)一系列壓力依賴(lài)的奇特物性。本文報(bào)告了β'-In2Se3中巨大壓阻性。僅壓縮1.2 GPa，β'-In2Se3薄片的電阻率下降了6個(gè)數(shù)量級(jí)，產(chǎn)生了一個(gè)巨大的壓阻系數(shù)πp=?5.33?GPa?1。同時(shí)，樣品從半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)榘虢饘伲⑽窗殡S結(jié)構(gòu)相變。令人驚訝的是，線(xiàn)性二色性研究和理論第 一原理模型表明，這些現(xiàn)象并非范德華隙收縮或滑動(dòng)導(dǎo)致的，而是由五層結(jié)構(gòu)內(nèi)部相關(guān)原子運(yùn)動(dòng)主導(dǎo)的，主要是中間層Se原子向其高對(duì)稱(chēng)位置移動(dòng)。原子運(yùn)動(dòng)與能帶結(jié)構(gòu)調(diào)制和面內(nèi)鐵電偶極子密切有關(guān)。本文不僅發(fā)現(xiàn)了一種優(yōu)秀的壓阻材料，而且指出了超越范德華間隙的層內(nèi)原子運(yùn)動(dòng)的重要性。

PPMS Resistivity

The resistivity and Hall voltage were measured in four-probe geometry in a Physical Property Measurement System (PPMS, Quantum Design).

湖南大學(xué) 段曦東等

Synthesis of Two-Dimensional MoO2 Nanoplates with Large Linear Magnetoresistance and Nonlinear Hall Effect. Nano Letters (2023) 

摘要

二維(2D)材料因具有大線(xiàn)性磁阻(LMR)而在磁存儲(chǔ)或傳感器器件領(lǐng)域極具潛力。本文通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(CVD) 制備二維MoO2納米片，觀察到其具有大LMR行為和非線(xiàn)性霍爾行為。得到的MoO2納米片具有菱形形狀和高結(jié)晶度。電學(xué)研究表明，MoO2納米片具有優(yōu)異的金屬性，在2.5 K下的電導(dǎo)率高達(dá)3.7×107 S m–1 。磁阻方面，MoO2納米片的大LMR在3 K和-9T時(shí)高達(dá)455%，厚度依賴(lài)實(shí)驗(yàn)表明，LMR值隨著納米片厚度的增加而增加。此外，磁場(chǎng)依賴(lài)霍爾電阻呈非線(xiàn)性，隨溫度升高而減小。本文的研究強(qiáng)調(diào)，MoO2納米片是一種有前景的基礎(chǔ)研究材料，在磁存儲(chǔ)器件中具有潛在的應(yīng)用前景。

PPMS Resistivity & Rotator

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

南方科技大學(xué) 張文清等

High-performance non-Fermi-liquid metallic thermoelectric materials. npj Computational Materials (2023)

摘要

窄帶半導(dǎo)體中高性能熱電(TE)材料的研究存在瓶頸，本文另辟蹊徑，發(fā)現(xiàn)金屬化合物TiFexCu2x?1Sb和TiFe1.33Sb熱電性質(zhì)可與Z 先進(jìn)的TE材料相媲美，其熱功率和熱電優(yōu)值zTs超過(guò)眾多TE半導(dǎo)體的。2-700 K的準(zhǔn)線(xiàn)性溫度依賴(lài)電阻率和低溫下對(duì)數(shù)溫度依賴(lài)的電子比熱與高熱功率共存，表明了電子的非費(fèi)米液體(NFL)量子臨界行為與TE輸運(yùn)的強(qiáng)耦合。電子結(jié)構(gòu)分析揭示了反鐵磁(AFM)有序和類(lèi)近藤自旋補(bǔ)償之間的競(jìng)爭(zhēng)，以及平行雙通道近藤效應(yīng)。T依賴(lài)磁化率曲線(xiàn)符合強(qiáng)局部關(guān)聯(lián)的量子臨界假設(shè)。本文證明了高TE性能、NFL量子臨界性和磁漲落之間的相關(guān)性，為未來(lái)的研究開(kāi)辟了方向。

PPMS TTO & DR HC 

Low temperature TE properties (5–350 K) including σ, S, and κ were measured using a physical property measurement system (PPMS, Quantum Design, USA) with the thermal transport option (TTO). Low-temperature specific heat capacity (CP) was measured by the PPMS with a dilution refrigerator option (PPMS-DR, Quantum Design, USA).