穩態強磁場實驗裝置（SHMFF）用戶中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心低功耗量子材料研究團隊，依托SHMFF磁性測量系統，通過磁輸運測量，在二維鐵磁材料Fe_5-xGeTe₂納米片中觀測到非互易反對稱磁電阻及非常規霍爾效應。相關研究成果發表在《美國化學學會-納米》（ACS Nano）上。

二維鐵磁材料作為低維功能材料家族中的重要一員，因獨特的磁性和廣闊的應用前景而受到關注。特別是那些具有高居里溫度的二維鐵磁材料如Fe_5-xGeTe₂，其居里溫度高達310K，使得這類材料在磁存儲等領域具有潛在的應用價值。?

然而，Fe_5-xGeTe₂的復雜磁基態以及對樣品尺寸、外部磁場的敏感性，使它的磁輸運性質以及與電子、晶格和磁疇結構之間的關聯性尚不清晰。該團隊制備了具有室溫磁性的Fe_5-xGeTe₂單晶，并對其進行系統的磁輸運性質研究。?

研究發現，隨著溫度的降低，Fe_5-xGeTe₂的易磁化軸會發生從面內到面外的轉變。研究通過機械剝離獲得了不同厚度（7 nm~50 nm）的Fe_5-xGeTe₂納米片，進而輸運測試發現了與塊體樣品不同的磁輸運行為。這表明該體系的磁性具有顯著的厚度依賴性，為二維鐵磁材料的研究開辟了新方向。?

進一步，該研究發現了Fe_5-xGeTe₂納米片中的反對稱磁電阻效應和非常規霍爾效應。這些新奇磁效應使該材料在特定條件下產生額外的反對稱磁阻，導致其在不同磁場方向下的宏觀電輸運特性具有一定差異。通過對溫度、磁場取向和樣品厚度的細致分析，研究揭示了材料中條紋疇結構對該反對稱磁阻的關鍵作用。這種結構使材料在磁場翻轉時處于不同磁阻態，表現出類似于磁阻式非易失性存儲器的行為。?

上述成果加深了科學家對二維鐵磁材料的認知，并有望進一步拓展二維鐵磁材料在自旋電子器件領域的應用前景。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、合肥大科學中心協同創新培育基金等的支持。

論文鏈接

（a）微納器件示意圖，（b）Fe_5-xGeTe₂微納器件的電阻值及溫阻系數隨溫度依賴性，（c）85 K的縱向磁阻（MR）和霍爾電阻（R_xy），（d）非常規霍爾效應