二维三溴化铬显示了新型电子产品的发展方向

研究拓展了对二维范德华材料物理的理解

喀山联邦大学的一个小组一直在研究半导体CrBr₃ 的二维特性。他们认为，他们的工作为基于二维系统的磁电子器件制造提供了新的可能性，可以将其组合在异质结构中。

他们在《量子材料》杂志上发表的论文重点研究了CrBr₃ 冷却后的晶体，磁性结构和振动特性。用拉曼光谱数据补充的中子和X射线粉末衍射方法使作者能够为模型铁磁范德华CrBr₃ 材料的微观性质的温度行为提供一致且完整的微观图像。

中子衍射使我们能够结合对CrBr₃ 磁结构的研究，详细研究结构参数在顺磁-铁磁相变过程中的作用。主要揭示了晶体结构参数、原子间距和居里温度以下角的温度行为异常。

上图显示：a）CrBr₃ 的中子衍射图。刻度线代表选定温度下CrBr₃ 的菱面体相结构峰的计算位置。将具有磁散射贡献叠加在核散射贡献上的特征峰标记为“ N + FM”，并给出其（hkl）指数。 b）R3¯ 对称的范德华晶体CrBr₃ 的菱面体结构。 c）Cr³⁺ 有序磁矩随温度变化。

论文最重要的发现是在居里温度以下的CrBr₃ 中观察到负的热体积膨胀现象。负热膨胀是在有限数量的材料中发现的罕见效应。

另外，所获得的拉曼数据提供了关于在过渡到铁磁态期间振动模式的温度变化的新信息，从而揭示了自旋声子耦合效应。有关热膨胀行为的信息对于制造涉及范德华材料的异质结构及其实际应用特别重要。

研究人员说，他们的研究结果对于当前了解二维范德华材料的物理学很重要，并且可以作为后续理论计算和发展通用模型的背景，这些模型描述了体材料和原子层薄膜形式的二维铁磁范德华材料的结构，电子和磁性。

在这一领域还有许多尚未探索的现象。将来，研究人员计划在极端条件下研究CrBr₃ 的结构和磁性，以增进对观察到的物理现象的理解。具有不同组成的范德华化合物也是一个有前途的话题。

'Spin-induced negative thermal expansion and spin-phonon coupling in van der Waals material CrBr3'; D. P. Kozlenko et al; npj Quantum Materials volume 6, Article number: 19