近日，东南大学物理学院苗霖、张晓倩团队及其合作者在磁性二维薄膜自旋分辨ARPES探测领域取得重要进展。Spin-ARPES技术能够直接测量电子态的自旋排布，并揭示自旋轨道耦合与磁序之间的复杂相互作用。尽管该技术具备众多优势，但由于其相对较低的探测效率，有效探测二维磁性薄膜的自旋极化率仍然是一个巨大挑战。在已报道的众多二维磁性材料中，CrTe2薄膜作为一类层状过渡金属二硫族化合物，因其在室温下展现出的内在二维铁磁性，以及在自旋电子学和磁存储器领域的潜在应用，已成为研究的热点。
为了探究二维磁序对自旋排布及自旋极化率的影响，东南大学苗霖团队运用Spin-ARPES技术，研究了分子束外延生长的CrTe2薄膜受到其二维磁性调控的自旋极化分布，并且发现其在超薄极限下的自旋极化率显著增强。通过理论分析，团队确认了自旋极化与薄膜厚度之间的紧密关联，并强调了垂直磁各向异性、层间交换作用及巡游电子行为对这些特性的关键影响。这一重要的实验成果验证了CrTe2超薄膜的本征有效自旋极化，为基于二维磁性材料的新型自旋电子学器件的开发提供了关键的实验支持。
图1. Spin-ARPES探测二维磁性CrTe2薄膜的本征自旋极化率和自旋排布
该研究成果于2024年11月5日以“Substantially Enhanced Spin Polarization in Epitaxial CrTe2 Quantum Films”为题在Advanced Materials上发表[Adv. Mater. 2411137 (2024)]。东南大学的张晓倩副教授、橡树岭国家实验室的陆强声博士后、以及中科大的沈振雄副研究员为本文共同第一作者，东南大学的苗霖教授、南京大学的徐永兵教授、何亮教授、密苏里大学的边广教授和南方科技大学的刘畅教授为共同通讯作者。该成果得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202411137