kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Van der Waals magnets: Magnetic ordering of CrCl3 and applying pressure to SmI3
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Applied Physics.
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Van der Waals magneter: Magnetisk ordning av CrCl3 och applicering av tryck på SmI3 (Swedish)
Abstract [en]

Systems with restricted dimensionality have enabledmany advances and discoveries in the physics field, where 2D materials have gained attention in the last couple of decades due to its many possiblevapplications. Van derWaals (vdW) magnets are a family of 2D magnetic materials that has a layered honeycomb structure that is cleavable, with promising applications such as tunable heterostructures, moiré engineering and spintronics. Two vdW magnets were studied in this work: SmI3 due to being suggested to host the quantumspin liquid ground state and CrCl3 due to being a more chemically stable option to the well studied sister compound CrI3. In this work, the bulk properties of the aforementioned compounds were studies. The crystal structure of SmI3 was studied under modulation of pressure by x-ray diffraction at the European Synchrotron Radiation Facility. CrCl3 had itsmagnetic ordering studied by means of neutron diffraction at ISIS Neutron and Muon Source as well as vibrating sample magnetometry. Results showed that SmI3 undergoes an irreversible structural transition in the 1.68-1.84 GPa range, to an as of now undetermined phase. No other high pressure study of SmI3 exist in literature, but work on other lanthanide triiodines suggest that it is of PuBr3-type. For CrCl3, the critical behavior was investigated through a power-law fitting to the neutron diffraction data, which capture a two-step magnetic ordering at about 14 K and 17 K and suggest 2D-XY behavior. Susceptibility data further supports the onsetting ferromagnetic ordering before settling into the antiferromagnetic ground state. This work adds insights to the mapping of the properties of bulk vdWs magnets SmI3 and CrCl3, providing a step in the path of utilizing the potential of 2D magnets.

Abstract [sv]

System med begränsad dimensionalitet har möjliggjort många framsteg och upptäckter inom fysiken, där 2D-material har fått uppmärksamhet under de senaste decennierna på grund av sina många möjliga tillämpningar. Van derWaals (vdW) magneter är en familj av 2D-magnetiska material som har en skiktad bikakestruktur som är klyvbar, med lovande tillämpningsområden såsom justerbara heterostrukturer, moiré-teknik och spintronik. Två vdW-magneter studerades i detta arbete: SmI3 på grund av att den har föreslagits vara värd till grundtillståndet kvantspinvätska och CrCl3 på grund av att den är ett kemiskt stabilare alternativ till dess välstuderade systerCrI3. I detta arbete studerades bulkegenskaperna hos de ovan nämnda medlemmarna i vdWs familjen. Kristallstrukturen hos SmI3 studerades under tryck med hjälp av röntgendiffraktion vid European Synchrotron Radiation Facility. De magnetiska övergångarna hos CrCl3 undersöktes med hjälp av neutrondiffraktion vid ISISNeutron andMuon Source samt en VSM-magnetometer. Resultaten visade att SmI3 genomgår en irreversibel strukturell övergång i intervallet 1,68-1,84 GPa, till en hittills obestämd fas. Ingen annan högtrycksstudie av SmI3 finns publicerad vid tidpunkten för detta arbete, men litteratur rörande andra lantanidjodider tyder på att det är avPuBr3-typ. För CrCl3 undersöktes det kritiska beteendet genom kurvanpassning av en potenslag till den erhållna datan från neutrondiffraktion, vilket visade en tvåstegs magnetisk fasövergång till grundtillståndet vid cirka 14 K och 17 K. De kritiska parametrarna från kurvanpassningen tyder på 2D-XY-beteende. Susceptibilitetsdata stödjer vidare att dessa två steg är en ferromagnetisk ordning innan övergång till det antiferromagnetiska grundtillståndet. Detta arbete tillför insikter till kartläggningen av bulkegenskaperna hos vdW-magneterna SmI3 och CrCl3, och utgör ett stegpå vägen mot att nyttja potentialen hos 2D-magneter.

Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2024:389
Keywords [en]
Layered materials, honeycomb, 2D magnetism, Van der Waals magnets, diffraction, synchrotron, neutrons
Keywords [sv]
Skiktade material, bikakestruktur, 2D magnetism, Van der Waals magneter, diffraktion, synkrotron, neutroner
National Category
Physical Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-357833OAI: oai:DiVA.org:kth-357833DiVA, id: diva2:1922139
Subject / course
Physics
Educational program
Master of Science - Engineering Physics
Supervisors
Examiners
Available from: 2024-12-18 Created: 2024-12-18 Last updated: 2024-12-18Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(5251 kB)70 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 5251 kBChecksum SHA-512
b34aa65525d438566a0846947531978a921ddd5c2832d8345288a80f4e43681a975cd1e73afe58182db9b79c7d59d93542e354f68b3a771d5c6be9591430d78a
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Applied Physics
Physical Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 70 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 189 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf