Cu + ‐Driven Ferroionic Structure and Pressure‐Tunable Magnetism in Layered Thiophosphate CuVP 2 S 6

材料科学 磁性 铁磁性 自旋电子学 离子键合 磁晶各向异性 中子衍射 范德瓦尔斯力 化学物理 凝聚态物理 离子 居里温度 结晶学 磁化学 过渡金属 硫代磷酸盐 反铁磁性 磁各向异性 石墨烯 铁磁性 磁矩 简并能级 抗磁性 四极分裂 各向异性 磁性结构
作者
Ruichen Xie,Zhongchong Lin,Yan Cao,Chao Yun,Zhi Zhang,Shaohua Fan,Yuxuan Peng,Xiaobai Ma,K. Li,Caijuan Shi,Dong Zhou,Rui Han,H P Du,Xiaoxi Liu,Zhaochu Luo,Jinbo Yang,Wenyun Yang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (15): e20850-e20850
标识
DOI:10.1002/adma.202520850
摘要

ABSTRACT Two‐dimensional (2D) van der Waals (vdW) magnets offer a versatile platform to explore fundamental physics and low‐dimensional functionalities. Metal thiophosphates (MTPs) with mobile Cu + ions exhibit a ferroionic state, where polarization arises from ionic redistribution among multiple nearly degenerate sites. CuVP 2 S 6 uniquely combines intrinsic ferromagnetism from the V sublattice with Cu + ‐driven ferroionic configurational freedom, enabling direct exploration of how ionic dynamics influence magnetic interactions. Herein, high‐quality CuVP 2 S 6 single crystals are synthesized, and their structural and physical properties are systematically investigated. Temperature‐dependent neutron diffraction elucidates a ferroionic structure with dynamic distributions of copper ions across multiple crystallographic sites. The versatile occupations are driven by local symmetry‐controlled orbital interactions between copper ions and surrounding ligands through a second‐order Jahn–Teller mechanism. Magnetic measurements identify a ferromagnetic (FM) transition below 3.3 K. The pressure‐controlled magnetocrystalline anisotropy and interlayer exchange interactions mediated by Cu + migration are demonstrated, boosting the Curie temperature remarkably by over 60% and inducing a soft‐to‐hard FM transition unparalleled within the MTP family. These results demonstrate that ionic configurational freedom provides an efficient route to control magnetism, opening new possibilities for spintronic applications.
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