De ontdekking van interfaciaal ferromagnetisme in 2D antiferromagnetische heterostructuren

27 dec.2022 (Nanowerk Nieuws) Van der Waals (vdW) magneten en hun heterostructuren zijn naar voren gekomen als nieuwe platforms om exotische magnetische ordes en kwantumfenomenen te verkennen. Maar het combineren van twee verschillende magnetische ordes en het onderzoeken van de magnetische nabijheid bij de interface blijft grotendeels onontgonnen. Dit zou de modulatie van magnetische interacties mogelijk kunnen maken en exotische magnetische fasen en eigenschappen kunnen vaststellen. Nu heeft een internationaal team van onderzoekers uit Japan, de VS, Denemarken en China de heterostructuren van gelaagde antiferromagneten, CrI3 en CrCl3, met respectievelijk loodrechte en magnetische anisotropie in het vlak, en rapporteerden hun bevindingen in het tijdschrift Nature Communications ("Opkomst van elektrisch veld-afstembaar interfaciaal ferromagnetisme in 2D antiferromagnetische heterostructuren"). Schema's van de magnetische grondtoestanden in dubbellaagse (2L) CrI3 en enkellaags (FL) CrCl3 voor (links) en na (rechts) heterostructuur vormen. Op het grensvlak ontstaat een ferromagnetische grensvlakkoppeling. (b) MOKE-resultaten van de 2L CrI3 en de 2L CrI3/FL CrKl3 heterostructuur. Er wordt een significante vierkante hysteresislus waargenomen voor de heterostructuur die het interfaciale ferromagnetisme aangeeft met loodrechte anisotropie (afwezig in beide 2L CrI3 of FL CrCl3 vanzelf). Inzetstukken tonen magnetische grondtoestanden. (Afbeelding: Yong P. Chen et al.) Het team werd geleid door professor Yong P. Chen, een hoofdonderzoeker aan het Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR) van Tohoku University. Chen is ook professor aan Purdue University en Aarhus University in Denemarken. Dr. Guanghui Cheng, een assistent-professor bij WPI-AIMR die in het Chen-laboratorium werkte, voerde de experimenten voor het onderzoek uit. Chen en zijn team gebruikten magneto-optische Kerr-effectmicroscopie om het magnetische gedrag tot op enkele atomaire lagen te karakteriseren. "Opmerkelijk genoeg hebben we een opkomend grensvlakferromagnetisme waargenomen bij het samenbrengen van deze twee antiferromagneten, met een zelfs hogere kritische temperatuur dan beide samenstellende materialen, " zei Chen. De groep toonde aan dat er een magnetische ordening buiten het vlak tot stand komt in de CrCl3 laag proximaal van CrI3. Het grensvlakmagnetisme vertoonde een aanzienlijk verbeterde afstembaarheid van het elektrisch veld, in schril contrast met het eerder bestudeerde poortafstembare vdW-magneetapparaat (zoals door doping gedomineerde controle in dubbellaagse CrI3). De nieuwe afstembaarheid wordt toegeschreven aan de natuurlijk verbroken structurele inversiesymmetrie van de heterostructuur, waardoor ongekende directe spin-ladingkoppeling mogelijk is. "Deze bevindingen wijzen op opwindende mogelijkheden om exotische magnetische fasen te verkennen en nieuwe spintronische apparaten in vdW-heterostructuren te ontwikkelen", voegde Chen eraan toe.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62080.php