二维磁体因其独特的层状结构和丰富的磁学性质，为探索自旋新物态和发展自旋电子学器件提供了理想的研究平台。二维铁磁材料CrBr3具有高于室温的自旋-晶格相关堆垛结构相变，使单一材料制备各类复杂功能器件成为可能。相比于CrI3和CrCl3，其适中的各向异性能量，使其有望被用于转角双层设计，这对莫尔物理研究具有重要意义。然而，目前关于CrBr3的临界模型仍有较大争议，制约了对CrBr3磁相变基本物理机制的理解和相应功能器件的开发。
我校物理与能源学院林中冲副教授、黄志高教授团队联合北京大学杨金波教授团队，通过生长高质量二维铁磁晶体CrBr3，系统研究了它在磁转变温度附近的临界行为，确定了其临界指数(β = 0.245(3), γ = 1.010(6), δ = 5.207(2))；在磁转变温度以下观察到一阶相变特征，并构建了CrBr3的磁场-温度磁相图；在三临界点附近体现出显著的各向异性磁热效应：沿着面外/面内方向施加5 T外场时，CrBr3最大磁熵变为6.72/6.55 J·kg-1·K-1，相对冷却功率可以达到137.51/133.46 J·kg-1，显示出大的各向异性磁热效应。
近日，研究成果以《Critical behavior and large magnetocaloric properties in a van der Waals ferromagnet CrBr3》为题发表于美国物理学会(APS)旗下国际著名物理学期刊《Physical Review Applied》上。福建师范大学为论文第一单位，林中冲副教授和曾力强博士研究生为共同第一作者，林中冲副教授、杨金波教授和黄志高教授为共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目资助。
CrBr3的磁相图及其磁转变温度附近的熵变
原文链接: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevApplied.23.024027