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崔屹院士,PNAS新突破!
來源: 時(shí)間:2024-02-01 10:05:32 瀏覽:1784次

第一作者:Yecun Wu、Baiyang Wang

通訊作者:崔屹院士、Harold Y. Hwang

通訊單位:斯坦福大學(xué)

DOI: 10.1073/pnas.2314454121.



研究背景



自首次研究磁性薄膜以來,薄膜磁性一直是最重要的課題之一。最近發(fā)現(xiàn),原子薄范德瓦爾斯(vdW)磁性材料通過機(jī)械剝離去除鄰近的層,恢復(fù)了一個(gè)全新的內(nèi)在二維(2D)磁性化合物庫(kù),從而振興了2D磁性場(chǎng)。然而,對(duì)比傳統(tǒng)的物理沉積方法,基于機(jī)械剝離和轉(zhuǎn)移的vdW晶體工具箱存在產(chǎn)率低和環(huán)境腐蝕問題,當(dāng)前磁性研究面臨新的挑戰(zhàn)。例如,在vdW晶體中形成磁超晶格是困難的,限制了vdW晶體層間相互作用的研究?;诖?,斯坦福大學(xué)崔屹院士和Harold Y. Hwang等人提出了一種對(duì)磁性vdW晶體Fe3GeTe2(FGT)的層間工程設(shè)計(jì)策略,即將季銨態(tài)陽離子插入到vdW間距中,基于插層量的方法可以形成三維(3D)vdW超晶格和2D vdW單分子層。



文章要點(diǎn)



1、作者將電化學(xué)的有機(jī)季銨鹽陽離子插入到Fe3GeTe2(FGT)的vdW間隙中。通過控制插入時(shí)間、電壓或電流,構(gòu)建3D超晶格或2D單層磁體。3D FGT超晶格的矯頑力降低,疇壁尺寸增大。通過傳輸和RMCD測(cè)量的臨界行為擬合顯示了超晶格的強(qiáng)3D行為,β指數(shù)增加。最后,過度插入導(dǎo)致FGT薄片脫落,允許在環(huán)境中大規(guī)模制備FGT油墨。剝離的樣品被有機(jī)分子覆蓋,可在環(huán)境中處理原子薄樣品而不降解,并提高接近體積值的TC

2、隨便傳統(tǒng)沉積的磁性薄膜,盡管目前的能力僅限于探測(cè)穩(wěn)態(tài),但插層在選擇緩沖層材料方面提供了更大的多功能性,而不考慮晶格錯(cuò)配問題。這種多功能性不僅允許調(diào)整層間距離,而且有助于將摻雜引入系統(tǒng)。本工作通過層間工程的磁交換相互作用和各向異性調(diào)諧旋鈕補(bǔ)充了vdW磁晶體的工具箱,為磁應(yīng)用提供了機(jī)會(huì)。它們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)來誘導(dǎo)和控制新的自旋電子現(xiàn)象使用非均勻的客物種環(huán)境。未來電壓控插層的進(jìn)展不僅加快了插層產(chǎn)生的3D超晶格的研究,而且促進(jìn)了新興磁性器件的快速原型。



圖文展示



1.比較傳統(tǒng)的磁性薄膜與磁性vdW晶體

2.3D FGT超晶格的形成與表征

3. 3FGT超晶格的輸運(yùn)和區(qū)域結(jié)構(gòu)

4. 3D FGT超晶格的維數(shù)

5. 2FGT幾層的形成和磁性能

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