Cr1/4NbSe2-Single Crystal Growth and Evolution of Antiferromagnetic Correlated States

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Beitragende

  • Nour Abdelrahman - , Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) (Autor:in)
  • Bastian Rubrecht - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Matheus Felipe de Souza Barbosa - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Mahdi Behnami - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Dmitriy Efremov - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Daniel Wolf - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Martin Valldor - , University of Oslo (Autor:in)
  • Alexey A. Popov - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Stanislav M. Avdoshenko - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Marco Naumann - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Martin Knupfer - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Vladislav Kataev - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Alexey Alfonsov - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Anja U.B. Wolter - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Michael Mertig - , Professur für Physikalische Chemie, insbesondere Mess- und Sensortechnik (gB/KSI) (PC6), Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.V. Meinsberg (Autor:in)
  • Bernd Büchner - , Exzellenzcluster ctd.qmat: Complexity, Topology and Dynamics in Quantum Matter, Professur für Experimentelle Festkörperphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Silke Hampel - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)

Abstract

Transition-metal dichalcogenides provide a versatile platform for the intercalation of magnetic ions in their van der Waals gaps, enabling tuning of correlated electronic and magnetic states. Despite extensive studies on sulfide-based systems, CrxNbSe2 remains poorly understood due to scarcity of single-crystals and uncertainties in structural analyses leading to contradictory reports on its magnetic behavior. Here, high-quality single crystals of Cr1/4NbSe2 via chemical vapor transport were synthesized, along with comprehensive investigation of chemical, structural, electronic, optical, electrical, and magnetic properties, supported by density-functional theory calculations, presented for the first time. Single crystal x-ray diffraction, scanning transmission electron microscopy, and selected area electron diffraction reveal ordered Cr intercalation forming a centrosymmetric 2 × 2 superlattice with hexagonal symmetry P63/mmc. Optical reflectivity indicates an enhanced electron scattering rate. DFT calculations predict antiferromagnetic ground state induced by Cr intercalation. Consistently, SQUID magnetometry and specific heat measurements hint a correlated antiferromagnetic state at TN ≈ 107 K, while resistivity measurements show metallic transport, with no signatures of superconductivity. Electron spin resonance suggests weak internal field which possibly arise from subtle magnetic anisotropy, undetectable in angle-resolved magnetometry. These findings resolve longstanding inconsistencies and establish Cr1/4NbSe2 as a benchmark vdW antiferromagnet for next-generation spintronic and quantum materials.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummere78151
FachzeitschriftAdvanced science
PublikationsstatusElektronische Veröffentlichung vor Drucklegung - 4 Okt. 2026
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 42829939

Schlagworte

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  • Medizin (sonstige) - antiferromagnetic correlated state, Cr Intercalation, DFT calculations, magnetic anisotropy, reflectivity, resistivity, single crystal synthesis
  • Allgemeine chemische Verfahrenstechnik - antiferromagnetic correlated state, Cr Intercalation, DFT calculations, magnetic anisotropy, reflectivity, resistivity, single crystal synthesis
  • Biochemie, Genetik und Molekularbiologie (sonstige) - antiferromagnetic correlated state, Cr Intercalation, DFT calculations, magnetic anisotropy, reflectivity, resistivity, single crystal synthesis
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  • Allgemeine Physik und Astronomie - antiferromagnetic correlated state, Cr Intercalation, DFT calculations, magnetic anisotropy, reflectivity, resistivity, single crystal synthesis

Schlagwörter

  • antiferromagnetic correlated state, Cr Intercalation, DFT calculations, magnetic anisotropy, reflectivity, resistivity, single crystal synthesis