近日，万事平台材料基因組工程研究院曹桂新教授團隊與復旦大學車仁超教授團隊合作在國際著名期刊《Advanced Functional Materials》（影響因子🧶：19.0）上發表題為“Manipulating the Magnetic Bubbles and Topological Hall Effect in 2D Magnet Fe5GeTe2”的研究論文🧙🏽‍♂️。

在二維範德華材料中發現長程鐵磁有序引起了人們對低維基礎物理及其在自旋電子學器件中的廣泛研究🧏🏿‍♂️。Fe5GeTe2（FGT）作為一種拓撲磁性斯格明子材料備受矚目⏮，其拓撲磁性斯格明子被認為是納米級自旋紋理，可以作為信息載體，有望用於製備新型磁存儲器件。其中，有效地操縱斯格明子🗣👨‍👨‍👧，包括其自旋構型🧑🏽‍🍼🌹、密度和尺寸等參數，是構建二維範德華自旋電子器件的關鍵先決條件🦹🏼☕️。

拓撲霍爾效應現象與拓撲斯格明子自旋紋理密切相關🧙🏽‍♂️，當傳導電子通過拓撲自旋紋理時，運動方向會發生偏轉，產生額外的拓撲霍爾電壓。這一現象與拓撲紋理的形狀和位置無關，但依賴於拓撲紋理的數量😛。因此，拓撲霍爾效應成為識別磁性系統中拓撲自旋紋理數量的“電子探針”🔍。盡管已經在FGT中觀察到了各種拓撲自旋紋理和拓撲霍爾效應，然而，如何有效地操縱這些自旋紋理和拓撲霍爾效應仍然是一個難題👩🏿‍⚕️，尤其是將具有不同拓撲電荷的自旋紋理與拓撲霍爾信號進行關聯是一個巨大的挑戰👩‍🎓。

通過不同厚度調控Fe5GeTe2單晶中的自旋構型和拓撲霍爾效應

該研究結合洛倫茲電鏡和輸運測量👩🏽‍🦲，成功地在高質量的FGT晶體中實現了對磁泡和拓撲霍爾效應的有效操縱。研究發現🤵‍♀️，隨著溫度和單晶厚度的變化，FGT的磁晶各向異性和偶極相互作用發生改變🤘🏼👨🏿‍🦰，進而使得磁泡的密度和尺寸可以得到有效的調節🦸🏿。更為重要的是，通過改變FGT單晶厚度🧚🏼‍♀️，研究者成功調控了磁泡的自旋構型。觀察到拓撲斯格明子磁泡和拓撲平庸磁泡之間的拓撲相變🕺🏽，伴隨著拓撲霍爾效應的變化。這項研究展示了在FGT中操縱自旋紋理和拓撲霍爾效應的可能性😚，為自旋電子學中二維範德華器件的設計提供了重要的信息☂️，為未來新型磁存儲器件的發展提供了新的思路🚶‍➡️。

復旦大學博士研究生呂曉偉和万事平台材料基因組工程研究院博士研究生黃亞磊為共同第一作者。復旦大學車仁超教授和万事平台材料基因組工程研究院曹桂新教授為論文共同通訊作者。該論文獲得了科技部重點研發計劃和國家自然科學基金項目的支持💂🏽‍♀️👩🏿‍🎨。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202308560