近日，威廉希尔williamhill物理系杨柯副教授以“Contrasting magnetism in VPS3 and CrI3 monolayers with the common honeycomb 𝑆=3/2 spin lattice”为题在《Physical Review B》期刊上发表了重要研究成果。英国威廉希尔官网为第一完成单位，杨柯副教授和其研究生宁悦悦分别为论文的第一作者和第二作者，复旦大学物理系吴骅教授为论文的通讯作者，研究工作得到了国家自然科学基金（项目编号：12104307、12174062、12241402）的资助。
在自旋电子学和量子技术领域，二维磁性材料被认为是极具前景的候选材料。本研究揭示了两种具有相同蜂窝状S=3/2自旋晶格的二维材料——反铁磁VPS3和铁磁CrI3——为何展现出截然不同的磁特性，为二维磁性研究开辟了新的视野。研究发现，VPS3属于莫特-哈伯德绝缘体，其磁特性由直接近邻反铁磁交换作用主导，形成了奈尔反铁磁行为。研究团队进一步揭示，V空位的存在显著抑制了原本强烈的反铁磁交换作用，导致奈尔温度大幅降低，这一结果与实验观测高度吻合。相比之下，CrI3被归类为电荷转移型绝缘体，其铁磁行为主要源于Cr-3d-I-5p-Cr-3d之间的间接超交换机制。通过精密计算交换参数和磁各向异性能，研究团队运用蒙特卡洛模拟成功再现了含V缺陷的VPS3的实验奈尔温度以及CrI3的居里温度。这一成果不仅验证了理论模型的准确性，更通过系统分析不同磁交换通道，为广泛研究的CrI3铁磁交换机制提供了全新的深刻见解。
CrI3中反相位的超交换通道
论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.109.014431
供稿：陈贝西
审核：李重要
