Quantum Design中国用户科研成果快报（2022年第十期）

Quantum Design中国用户科研成果快报（2022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. Engineering Spin Configurations of Synthetic Antiferromagnet by Controlling Long-range Oscillatory Interlayer Coupling and Neig hboring Ferrimagnetic Coupling. Adv Mater (2022)  山东大学 颜世申.

2. Large Magneto-transverse and Longitudinal Thermoelectric Effects in the Magnetic Weyl Semimetal TbPtBi. Adv Mater (2022)  华中科技大学 常海欣.

3. Titanium doped kagome superconductor CsV3−xTixSb5 and two distinct phases. Science Bulletin (2022) 中科院物理所 高鸿钧.

4. Tailored Ising superconductivity in intercalated bulk NbSe2. Nature Physics (2022)  清华大学 周树云.

5. Chirality flips of skyrmion bubbles. Nat Commun (2022)   中科院物理所 王文洪.

6. Assembly-induced spin transfer and distance-dependent spin coupling in atomically precise AgCu nanoclusters. Nat Commun (2022)   中科院固态物理研究所 伍志鲲.

7. Construction of conducting bimetallic organic metal chalcogenides via selective metal metathesis and oxidation transformation. Nat Commun (2022)  中科院化学所 徐伟.

8. Two-dimensional multiferroic material of metallic p-doped SnSe. Nat Commun (2022)   武汉大学 何军.

9. Two-Dimensional Wedge-Shaped Magnetic EuS: Insight into the Substrate Step-Guided Epitaxial Synthesis on Sapphire. J Am Chem Soc (2022) 北京大学 侯仰龙.

10. Superatomic-Charge-Density-Wave in Cluster-Assembled Au6Te12Se8 Superconductors. J Am Chem Soc (2022)   复旦大学 李世燕.

11. Exploring the Metal-Insulator Transition in (Ga,Mn)As by Molecular Absorption. Nano Lett (2022)  中科院半导体研究所 赵建华.

12. Polar Magnetism Above 600 K with High Adaptability in Perovskite Oxides. ACS Appl Mater Interfaces (2022)  中科院金属所 张志东.

13. La4TX (T = Ru, Rh, Ir; X = Al, In): A family of noncentrosymmetric superconductors with tunable antisymmetric spin-orbit coupling. Science China Materials (2022)  浙江大学 袁辉球.

14. Modulation of superconducting grain structure to achieve high critical current in Ba0.6K0.4Fe2As2 multifilament round wires. Journal of Alloys and Compounds (2023) 中科院电工所 马衍伟.

15. Superconductivity with large upper critical field in noncentrosymmetric Cr-bearing high-entropy alloys. Scripta Materialia (2023)  浙江大学 曹光旱.

16. Mo3ReRuC: A Noncentrosymmetric Superconductor Formed in the MoReRu-Mo2C System. Inorg Chem (2022)  浙江大学 曹光旱.

17. Comparative Study on the Magnetic and Transport Properties of B-Site Ordered and Disordered CaCu3Fe2Os2O12. Inorg Chem (2022)  中科院物理所 龙有文.

18. Tunable Superconductivity in Phosphorus‐Doped Topological Transition‐Metal Germanide Mo5Ge3. Advanced Quantum Technologies (2022) 浙江大学 曹光旱.

19. Reversible and Nonvolatile Manipulation of the Spin-Orbit Interaction in Ferroelectric Field-Effect Transistors Based on a Two-Dimensional Bismuth Oxychalcogenide. Physical Review Applied (2022)  广州大学 郑仁奎.

20. Enhancement mechanism of maximum energy product in hot-deformed Nd-Fe-B magnets by addition of ferromagnetic substances. Journal of Rare Earths (2022)  中科院宁波材料所 陈仁杰.

21. Enhancement of Spin Polarization in Two-Dimensional Electron Gases at Patterned LaAlO3/SrTiO3 Interfaces. The Journal of Physical Chemistry C (2022)  南京大学 宋凤麒.

22. Magnetotransport properties of the kagome magnet TmMn6Sn6. Physical Review B (2022)  中山大学 王猛.

23. Evidence of unconventional pairing in the quasi-two-dimensional CuIr2−xRuxTe4 superconductor. Physical Review B (2022)   浙江大学 袁辉球.

24. Single-crystal growth and superconductivity in RbNi2Se2. Physical Review B (2022)  中山大学 王猛.

25. Itinerant antiferromagnetism in Co3S4−δ. Physical Review B (2022)  浙江大学 曹光旱.

26. Incommensurate spin density wave and magnetocaloric effect in the metallic triangular lattice HoAl2Ge2. Physical Review B (2022)  中科院金属所 张志东.

27. Electronic and magnetic properties of intermetallic kagome magnets RV6Sn6(R=Tb−Tm). Physical Review Materials (2022)  中科院物理所 程金光.

28. Destabilization of the Charge Density Wave and the Absence of Superconductivity in ScV6Sn6 under High Pressures up to 11 GPa. Materials (2022)  中科院物理所董晓莉.

29. Shubnikov-de Haas oscillations and nontrivial topological states in Weyl semimetal candidate SmAlSi. J Phys Condens Matter (2022) 华中科技大学 夏正才.

山东大学 颜世申等

Engineering Spin Configurations of Synthetic Antiferromagnet by Controlling Long-range Oscillatory Interlayer Coupling and Neig hboring Ferrimagnetic Coupling. Adv Mater (2022)

摘要

磁性材料特定自旋构型的可控操纵是构建功能性自旋电子器件的关键。本文通过控制长程层间交换耦合和邻近的亚铁磁耦合，将铁磁、亚铁磁和反铁磁自旋构型的优点集成到了一个人工合成反铁磁异质结（SAF）——Pt/[Co/Pt/Co]/Ru/CoTb ，它由铁磁性Co/Pt/Co和铁磁性CoTb层组成，具有四种可操控自旋构型，同时实现了室温下磁化的补偿、剩磁态反常霍尔电阻的增强、稳定的自旋轨道矩可控的磁化翻转，以及对外界磁场的抵抗能量。这种独特的人工合成反铁磁异质结构SAF有望用于超高密度磁存储器、自旋逻辑器件以及神经形态计算硬件。

MPMS 

The magnetic hysteresis loops were measured using a small piece of 5mm×5mm by the superconducting quantum interference device (SQUID).

华中科技大学 常海欣等

Large Magneto-transverse and Longitudinal Thermoelectric Effects in the Magnetic Weyl Semimetal TbPtBi. Adv Mater (2022)  

摘要

磁性拓扑半金属为基于热电（TE）效应的发电和固态冷却提供了新的机会。磁性与非平庸能带拓扑的相互作用促使磁性拓扑半金属产生较强的横向TE，而纵向TE性能通常较差。在此，我们证明了磁性Weyl半金属TbPtBi同时具有较高的横向和纵向热电效应。在300 K和13.5T时，其横向热功率和PF分别达到214 μV K−1和35 μW cm−1 K−2 ，与最 先 进的热电材料相当。结合第 一性原理计算、纵向磁电阻和平面霍尔电阻测量以及双带模型拟合，我们将大的横向热功率和PF归因于双极效应和大霍尔角。此外，不完全补偿的载流子和较大的横向磁阻可使最 大磁纵向热功率达到251 μV K−1,PF为24 μW cm−1 K−2 （@150 K和13.5 T），是零磁场条件下的2倍。这项工作展示了拓扑半金属在TEs方面的巨大潜力，并为磁性TEs提供了一个新的极好的候选材料。

PPMS Resistivity

Resistivity, Hall resistivity and rotating Hall resistivity were measured on the same sample by using a PPMS-14T system (Quantum Design). 

中科院物理所 高鸿钧等

Tunable quantum gaps to decouple carrier and phonon transport leading to high-performance thermoelectrics. Nat Commun (2022)

摘要

钒基笼目超导体CsV3Sb5因其独特的反常霍尔效应(AHE)、电荷密度波(CDWs)、向列性和赝隙配对密度波(PDW)与非常规强耦合超导共存而备受关注。笼目体系中，CDWs的起源、非常规超导性与不同电子态之间的关联关系仍存在争议。而笼目层中的化学掺杂是揭示其内在物理的最直接方法之一。在此，本文首次报道合成了Ti替代CsV3Sb5单晶，其丰富的相图暗示纠缠电子态的演化。CsV3−xTixSb5中Ti原子在笼目层中直接替代了V原子，替代后材料表现出两种不同的超导相。Ti微替代相表现出非常规的V型超导隙，并与减弱的CDW、PDW、AHE和向列性共存。Ti高替代相具有U型超导间隙，只伴有短程旋转对称破坏CDW，而长程CDW、面内电阻率双对称性、AHE和PDW均不存在。此外，我们还证明了其他元素（如Cr和Nb）替代V原子，也会对超导相和CDW有不同调制。这些发现为合成一种新的掺杂CsV3Sb5材料家族开辟了一条道路，并进一步为笼目超导体中不同相关电子态的调制和超导配对提供了一个新的平台。

PPMS Resistivity & Ratator + MPMS

Magnetic susceptibility and magnetization oscillation were determined by a SQUID magnetometer (Quantum Design MPMS XL-1 and MPMS-3). The superconductivity transition of each sample was monitored down to 2 K under an external magnetic field of 1 Oe. Both in-plane electrical resistivity and Hall resistivity data were collected on a Quantum Design Physical Properties Measurement System (PPMS).

清华大学 周树云等

Tailored Ising superconductivity in intercalated bulk NbSe2. Nature Physics (2022) 

摘要

层状材料降低维度可以获得不同于其块体的性质。然而，原子层厚度的样品，特别是金属单层薄片，所展现出的层展现象，往往是以牺牲其他重要特性为代价的。例如，Ising超导现象（来自K和K ‘谷的配对电子自旋位于面位反向排布，导致平面内上临界场超过泡利极限）仅存在与二维单层NbSe2中，在NbSe2块体并不可见。但相比于大块晶体，单层NbSe2临界温度明显降低。本文采用了一种离子插层块体的方法来调控NbSe2的维度，产生了与非插层块体临界温度相近的Ising超导性，并且插层块体比单层薄片更稳定。角分辨光电子能谱测量揭示了插层块体具有二维电子结构，相比单层NbSe2薄膜，插层块体具有电子掺杂。该篇工作表明离子液体阳离子插层是一种有效的控制材料维度和载流子浓度的技术，可以实现超越块体和单层样品的定制性能。

PPMS Resistivity

Transport measurements were performed in a Physical Property Measurement System (PPMS, Quantum Design) with the lowest temperature of 1.6 K and magnetic field up to 9 T. 

中科院物理所 王文洪等

Chirality flips of skyrmion bubbles. Nat Commun (2022)  

摘要

三维磁性织构和手性反转引起了基础研究领域的极大兴趣。本文采用洛伦兹透射电子显微镜的矢量场断层成像方法，重建了中心对称磁体MnNiGa中的斯格明子的三维磁结构，依据斯格明子表面和中心的磁感应强度重构确定了其磁构型。我们发现斯格明子手性极易发生改变，但极性始终保持不变，保留它们在材料基质中的奇点。我们的结果为研究斯格明子手性行为提供了有价值的见解。

PPMS VSM

The specific field cooling (FC) manipulation was performed with a physical property measurement system (PPMS). 

中科院固态物理研究所 伍志鲲等

Assembly-induced spin transfer and distance-dependent spin coupling in atomically precise AgCu nanoclusters. Nat Commun (2022)

摘要

纳米粒子组装为从纳米尺度到宏观世界的性能和应用铺平了道路。然而纳米粒子的组成和结构(特别是表面结构)不明，导致研究很受限。组装原子级精确的纳米粒子具有挑战，而且金属芯尺寸大于1纳米的纳米粒子组装还未实现。本研究采用现场合成+组装的方法，成功获得了Ag77Cu22(CHT)48 (CHT:环己甲乙酯)纳米粒子的直链组装结构，其中两个纳米粒子被一个S原子分离。虽然Ag77Cu22(CHT)48带有一个未配对的闭壳电子，但组装结构磁矩主要在S键上，具有磁性各向同性，并且实验验证了硫自由基未组装时是不稳定的，证明了组装诱导自旋转移。此外，自旋纳米粒子在很短粒间距离时发生偶联并失去顺磁性，即自旋偶联取决于粒间距离。然而，并没有发现自旋耦合导致纳米颗粒的生长。

MPMS

Magnetization measurements were carried out for the NCs (sealed into nonmagnetic capsules) as a function of temperature and field by using a SQUID magnetometer (Quantum Design MPMS3).

中科院化学所 徐伟等

Construction of conducting bimetallic organic metal chalcogenides via selective metal metathesis and oxidation transformation. Nat Commun (2022)  

摘要

铁导电有机金属硫化物(OMCs)因其优异的电性和功能引起广泛关注。然而，OMCs的电子结构和功能调控通常局限于单金属节点和类石墨烯配体的结合。本文通过选择性金属复分解和氧化转化，合成的双金属OMCs家族([CuAgx(C6S6)]n, x = 4或2)，由交替堆叠了1D 铜-二硫代烯链和2D Ag-S网络构成，两者协同充当电荷传输路径，使双金属OMCs材料具有高导电性。异质金属节点的加入使非磁性的[Ag5(C6S6)]n变成顺磁金属[CuAg4(C6S6)]n ，在磁化率测量中表现出相干-不相干连续转变和罕见大Sommerfeld系数，使人联想到近藤晶格特征。这项工作为OMCs电子结构的调控开辟了一条途径，并为研究电子局域和巡游直接的平衡提供了一个平台。

PPMS Resistivity & HC

The electrical conductivities were measured on the pelletized samples via a four-probe method in a Physical Property Measurement Systems (PPMS-9, Quantum design). The low-temperature heat capacity measurements were also performed in PPMS.

武汉大学 何军等

Two-dimensional multiferroic material of metallic p-doped SnSe. Nat Commun (2022) 

摘要

二维多铁材料因其磁电特性和多功能应用而受到广泛关注。目前虽然多铁异质结构已经实现，但在单材料，尤其是二维材料中，实现铁电序和铁磁序的直接耦合仍具挑战。在这里，我们开发了一种物理气相沉积方法合成了二维p掺杂SnSe。局部SnSe2微畴相偏析和伴随的界面电荷转移导致SnSe中出现了简并半导体和金属特征。二维p掺杂SnSe具有室温铁磁性，居里温度接近~337 K。另外，尽管SnSe2引入了去极化场作用，但p掺杂SnSe铁电性依然保持。二维p掺杂SnSe中铁磁和铁电的共存证实了其多铁特性。这项工作为探索二维极限下的磁电耦合和构建高性能突破摩尔定律的逻辑器件提供了重要线索。

MPMS 

The ferrimagnetism properties of 2D p-doped SnSe nanosheets were measured by SQUID (Quantum Design, MPMS3) using the reciprocating sample option. 

北京大学 侯仰龙等

Two-Dimensional Wedge-Shaped Magnetic EuS: Insight into the Substrate Step-Guided Epitaxial Synthesis on Sapphire. J Am Chem Soc (2022)  

摘要

稀土硫化物(RECs)具有新颖的发光和磁性能，在基础研究和应用方面具有很高价值。然而，可控合成RECs到二维(2D)极限仍具挑战。本文采用熔盐辅助化学气相沉积法在蓝宝石上成功合成了二维楔形铁磁EuS单晶。通过理论模拟和实验测量，本文系统提出了排列生长和楔形生长的机理。楔形生长由双重作用机制驱动，其中EuS与基底台阶的耦合阻碍了其横向生长，而非层状EuS自身的强键合促进了其纵向生长。温度依赖性拉曼和光致发光表明，纳米片具有大的拉曼温度系数为-0.030 cm–1 K–1，而且其带隙随温度增加而增加。低温磁力显微镜表明，样品磁性信号的随厚度显著变化，暗示楔形纳米薄片可以作为研究磁性的厚度依赖的平台。这项工作为二维RECs提供了新的视角，也增进对二维楔形材料的理解。

PPMS VSM

To investigate the magnetic property of the EuS nanoflakes, magnetic measurements were performed using Physical Property Measurement System (PPMS). 

复旦大学 李世燕等

Superatomic-Charge-Density-Wave in Cluster-Assembled Au6Te12Se8 Superconductors. J Am Chem Soc (2022) 

摘要

超原子晶体是一类由精确原子簇通过范德华或类共价相互作用组合而成的分级材料。Au6Te12Se8这一全无机超原子超导材料表现出超原子电荷密度波(S-CDW)，为超原子晶体中集体量子现象对外部压力的响应研究提供了一个重要平台。本文揭示了超窄压力范围内，S-CDW与超导之间的竞争。与传统CDW序不同，S-CDW对外界压力的最 低阈值(0.1 GPa)比其他原子化合物低1-2个数量级。值得注意的是，在7.3 GPa以上材料出现了第二个超导相，转变温度提升了3倍(Tc=8.5 K) ，暗示了导电通道从a轴切换到b轴。原位同步衍射和理论计算揭示了超原子的压力诱导介观滑移和费米表面拓扑的2D-3D转变，很好地解释了观测到的电导率和超导的维度连续变化。

PPMS Resistivity & DAC 

In situ HP electrical transport of the Au6Te12Se8 single crystal was measured in the physical property measurement system (PPMS, Quantum Design) and a 3He cryostat using a diamond anvil cell (DAC) with a facet diameter of 300 μm.