双元素插层(Fe,Cr)1/3NbS2单晶的非共面磁性与拓扑霍尔效应研究
层状过渡金属二硫化物因其丰富的磁有序态及磁输运响应而受到广泛关注。以NbS2为母体的过渡金属插层化合物M1/3NbS2（M为3d过渡金属）可呈现螺旋磁序、反铁磁序等多种磁态，其磁性对插层元素高度敏感。与单元素插层相比，在同一插层子晶格中引入Fe和Cr两种磁性元素，可带来更复杂的磁交换竞争，为研究非共面自旋结构及其相关输运效应提供新的材料平台。
本研究通过化学气相输运法成功生长出Fe/Cr双元素插层的(Fe,Cr)1/3NbS2单晶。单晶X射线衍射表明，晶体属于六方晶系，空间群为P6322，Fe与Cr以混合占位方式分布于NbS2层间的插层位点。磁性测量发现，样品具有显著的磁各向异性，c轴为易磁化方向；在30 K以下，呈现明显的磁滞行为、蝴蝶形磁阻及反常霍尔响应。通过从霍尔电阻率中扣除普通霍尔和反常霍尔贡献，研究进一步提取出分布于磁化反转场附近的拓扑霍尔信号。结合第一性原理计算与变磁场磁力显微镜成像，研究发现，在所考察的磁构型中，非共面构型具有更低的计算能量，同时实验观察到随磁场演化的类磁泡磁畴形貌，共同支持拓扑霍尔响应与复杂自旋织构之间的联系。
该工作揭示了Fe/Cr双元素共插层与竞争磁相互作用、非共面磁性及拓扑霍尔输运之间的关联，为通过插层设计调控层状磁性材料的物性提供了新思路。相关成果以“Crystal Growth, Noncoplanar Magnetism, and Topological Hall Response in Dual-Intercalated (Fe,Cr)1/3NbS2”为题发表于The Journal of Physical Chemistry Letters（2026, 17, 11064-11070）。南京大学博士生高明慧为论文第一作者，吕洋洋助理教授和陈延彬教授为论文通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jpcle