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Room-Temperature Magnetic Phase Transition in an Electrically Tuned van der Waals Ferromagnet

范德瓦尔斯力 凝聚态物理 磁性 铁磁性 反铁磁性 材料科学 自旋电子学 霍尔效应 磁铁 磁电阻 兴奋剂 相(物质) 磁滞 电阻率和电导率 物理 磁场 量子力学 分子
作者
Cheng Tan,Ji-Hai Liao,Guolin Zheng,Meri Algarni,Jia-Yi Lin,Xiang Ma,Edwin Mayes,Matthew R. Field,Sultan Albarakati,Majid Panahandeh‐Fard,Saleh Alzahrani,Guopeng Wang,Yuanjun Yang,Dimitrie Culcer,James Partridge,Mingliang Tian,Bin Xiang,Yu‐Jun Zhao,Lan Wang
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:131 (16) 被引量:6
标识
DOI:10.1103/physrevlett.131.166703
摘要

Finding tunable van der Waals (vdW) ferromagnets that operate at above room temperature is an important research focus in physics and materials science. Most vdW magnets are only intrinsically magnetic far below room temperature and magnetism with square-shaped hysteresis at room temperature has yet to be observed. Here, we report magnetism in a quasi-2D magnet Cr_{1.2}Te_{2} observed at room temperature (290 K). This magnetism was tuned via a protonic gate with an electron doping concentration up to 3.8×10^{21} cm^{-3}. We observed nonmonotonic evolutions in both coercivity and anomalous Hall resistivity. Under increased electron doping, the coercivities and anomalous Hall effects (AHEs) vanished, indicating a doping-induced magnetic phase transition. This occurred up to room temperature. DFT calculations showed the formation of an antiferromagnetic (AFM) phase caused by the intercalation of protons which induced significant electron doping in the Cr_{1.2}Te_{2}. The tunability of the magnetic properties and phase in room temperature magnetic vdW Cr_{1.2}Te_{2} is a significant step towards practical spintronic devices.
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