主讲人：杨金波 教授（北京大学）

题目：二维磁性材料的结构、多铁性与磁性调控研究

时间：2025年12月29日（星期一）上午10：30

地点：理工楼1226

邀请人：刘小晰

报告摘要：

二维（2D）范德瓦尔斯（vdW）磁性材料最近已成为探索基础物理和未来纳米技术的理想平台，其中层状金属硫代磷酸盐（MPX₃）是一种极具研究价值的vdW磁性体系，其可通过灵活的过渡金属组分调控功能，为实现紧凑、高度集成的多功能纳米器件提供了新途径，其原子级晶格厚度使得研究者能够深入检验若干核心理论模型。

我们通过高低温区气相输运的多次置换条件成功制备(M,M’)₂P₂X₆范德华单晶、多晶材料，包括CuCrP₂S₆、CuVP₂S₆、CuInP₂S₆、AgCrP₂S₆、AgVP₂Se₆等，并通过一系列系统的磁性测试证实了该体系存在多铁性和可外场调控的磁性。通过计算发现二维半导体材料CuCrP₂S₆，它的本体是反铁电和反铁磁性共存：铁磁性源于 Cr离子，而铁电极化则来自Cu离子，13.3 nm厚的 CuCrP₂S₆薄片在室温下观测到了铁电极化；通过测试磁滞回线证实低温铁磁性；同时展示了一种非常规的磁电耦合机制，该机制与异质亚铁电转变相互锁定。CuVP₂S₆纳米薄片在室温下呈现由Cu离子驱动的铁电性，在低于3.3 K时出现铁磁性，其临界行为显著偏离各向同性的海森堡模型。单晶AgVP₂Se₆的居里温度为18.5 K，易磁化轴在面外方向，而且表现为矫顽力基本可以忽略不计的软铁磁性。发现厚度对AgVP₂Se₆的磁性有着显著的调控作用。随着厚度的降低，AgVP₂Se₆薄片的磁化曲线由多台阶形逐步转化为矩形。这一现象和垂直各向异性与磁交换作用的比值随着厚度的降低而增大导致的迷宫畴到单畴的转变有关。另一方面，AgVP₂Se₆的矫顽力也随着厚度的降低而显著的增加。最薄6.7 nm在2 K时矫顽力高达750 Oe并在磁有序温度以下均表现出矩形磁滞回线，可以看成是硬磁体。在AgCrP₂S₆中发现在低温下为反铁磁态，在20 K有一个明显的磁转变行为，沿着样品不同晶轴磁性差异较大证明了各向异性的存在。对CuVP₂S₆和AgVP₂Se₆进行压力调控磁性实验发现，随着压力的增大，化合物的居里温度均有明显的提高，其中静水压力使CuVP₂S₆居里温度提升了60%以上，这是目前在MTP家族中报道的最显著提升，这源于压力增强的磁晶各向异性以及由Cu离子迁移介导的层间交换作用。 (M,M')₂P₂X₆ 的迷人特性使其成为一个极具前景的多功能二维材料研究平台，为研究结构动力学、磁电耦合、多铁性调控以及受 Mermin–Wagner 定理支配的磁性提供了范式性基础。

个人简介：

杨金波，北京大学教授，教育部新世纪人才，国际稀土永磁材料咨询委员会委员，国际IEEE磁学技术委员会委员，中国中子散射协会常务理事，中国电子学会磁学分会高级会员，国家磁学重点实验室学术委员会委员，国家稀土磁性材料工程重点实验室学术委员会委员，电磁材料与器件北京市重点实验室副主任。长期从事磁学以及新型稀土磁性功能材料的结构与物性研究，在探索新效应、合成新材料、开发新工艺、拓展新应用方面做出了突出的成绩。依托国家大科学平台中国先进反应堆（CARR），建成了我国第一台兼具高分辨和高强度的中子衍射仪-北京大学高强度中子谱仪站。作为项目负责人主持了国家重点研发计划(首席)、国家自然科学基金重点项目/专项项目以及面上项目、973课/863重点项目（首席）等项目共10余项；获国家发明专利10多项，在Phys. Rev. Lett.，Nature Electro., Nature Phys.,Nature Comm.，Sci. Adv., Adv. Mater.,等国际著名刊物发表论文400多篇，引用超过10000次；在国内外学术会议作邀请报告超过30次，担任2018年国际稀土永磁大会的主席；受邀在英文专著中撰写多个章节。获国家自然科学二等奖、全国百篇优秀博士论文奖、北京市自然科学二等奖两次、甘肃省自然科学三等奖、稀土协会稀土科学技术一等奖、德国洪堡奖、2021年国际永磁材料研究杰出成就奖等奖。