La découverte du ferromagnétisme interfacial dans les hétérostructures antiferromagnétiques 2D

27 déc.2022 (Actualités Nanowerk) Aimants Van der Waals (vdW) et leurs hétérostructures sont apparues comme de nouvelles plateformes pour explorer les ordres magnétiques exotiques et les phénomènes quantiques. Pourtant, combiner deux ordres magnétiques différents et étudier la proximité magnétique à l'interface reste largement inexploré. Cela pourrait permettre la modulation des interactions magnétiques et établir des phases et des propriétés magnétiques exotiques. Maintenant, une équipe internationale de chercheurs du Japon, des États-Unis, du Danemark et de Chine a étudié les hétérostructures des antiferromagnétiques en couches, CrI3 et CrCl3, avec une anisotropie magnétique perpendiculaire et dans le plan, respectivement, et ont rapporté leurs découvertes dans le journal Communications Nature (« Émergence du ferromagnétisme interfacial accordable par champ électrique dans les hétérostructures antiferromagnétiques 2D »). Schémas des états fondamentaux magnétiques dans la bicouche (2L) CrI3 et CrCl à quelques couches (FL)3 avant (à gauche) et après (à droite) formant une hétérostructure. Un couplage interfacial ferromagnétique émerge à l'interface. (b) Résultats MOKE du CrI 2L3 et le 2L CrI3/FLCrCl3 hétérostructure. Une boucle d'hystérésis carrée significative est observée pour l'hétérostructure indiquant le ferromagnétisme interfacial avec anisotropie perpendiculaire (absente dans 2L CrI3 ou FL CrCl3 par lui-même). Les encarts représentent les états fondamentaux magnétiques. (Image : Yong P. Chen et al.) L’équipe était dirigée par le professeur Yong P. Chen, chercheur principal à l’Institut avancé de recherche sur les matériaux de l’Université de Tohoku (WPI-AIMR). Chen est également professeur à l’Université Purdue et à l’Université d’Aarhus au Danemark. Le Dr Guanghui Cheng, professeur adjoint au WPI-AIMR qui a travaillé au laboratoire Chen, a réalisé les expériences pour l'étude. Chen et son équipe ont utilisé la microscopie magnéto-optique à effet Kerr pour caractériser les comportements magnétiques jusqu'à quelques couches atomiques. "De manière remarquable, nous avons observé un ferromagnétisme interfacial émergent lors du rapprochement de ces deux antiferromagnétiques, avec une température critique encore plus élevée que celle des deux matériaux constitutifs", a déclaré Chen. Le groupe a démontré qu'un ordre magnétique hors plan est établi dans le CrCl3 couche proximale à CrI3. Le magnétisme interfacial a montré une accordabilité du champ électrique considérablement améliorée, en contraste frappant avec le dispositif d'aimant vdW accordable par grille précédemment étudié (tel que le contrôle dominé par le dopage dans la bicouche CrI3). La nouvelle accordabilité est attribuée à la symétrie d’inversion structurelle naturellement brisée de l’hétérostructure, permettant un couplage spin-charge direct sans précédent. "Ces résultats laissent entrevoir des opportunités passionnantes pour explorer des phases magnétiques exotiques et concevoir de nouveaux dispositifs spintroniques dans des hétérostructures vdW", a ajouté Chen.

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• La source: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62080.php