Открытие межфазного ферромагнетизма в двумерных антиферромагнетических гетероструктурах
Международная группа исследователей из Японии, США, Дании и Китая изучила гетероструктуры слоистых антиферромагнетиков CrI 3 и CrCl 3 с перпендикулярной и плоскостной магнитной анизотропией соответственно и сообщила о своих выводах в журнале Nature. Сообщение от 15 декабря 2022 г. Была использована магнитооптическая микроскопия на эффекте Керра, чтобы охарактеризовать магнитное поведение вплоть до нескольких атомных слоев.
Схема основных магнитных состояний в двухслойном (2L) CrI 3 и малослойном (FL) CrCl3 до (слева) и после (справа) формирования гетероструктуры. На границе возникает ферромагнитная межфазная связь. (б) результаты MOKE гетероструктуры 2L CrI 3 и 2L CrI 3 /FL CrCl 3 . Для гетероструктуры наблюдается значительная квадратная петля гистерезиса, указывающая на межфазный ферромагнетизм с перпендикулярной анизотропией (отсутствует как в 2L CrI 3 , так и в FL CrCl 3 сам по себе). Вставки изображают основные магнитные состояния. Авторы и права: Юн П. Чен и др.
Магниты Ван-дер-Ваальса (ВДВ) и их гетероструктуры стали новой платформой для изучения экзотических магнитных порядков и квантовых явлений.
Тем не менее, объединение двух разных магнитных порядков и исследование магнитной близости на границе раздела остаются в значительной степени неисследованными. Это может позволить модулировать магнитные взаимодействия и устанавливать экзотические магнитные фазы и свойства.
Теперь международная группа исследователей из Японии, США, Дании и Китая изучила гетероструктуры слоистых антиферромагнетиков CrI 3 и CrCl 3 с перпендикулярной и плоскостной магнитной анизотропией соответственно и сообщила о своих выводах в журнале Nature. Сообщение от 15 декабря 2022 г.
Команду возглавил профессор Йонг П. Чен, главный исследователь Института перспективных исследований материалов Университета Тохоку (WPI-AIMR). Чен также является профессором Университета Пердью и Орхусского университета в Дании. Доктор Гуанхуи Ченг, доцент WPI-AIMR, работавший в лаборатории Чена, провел эксперименты для исследования.
Чен и его команда использовали магнитооптическую микроскопию на эффекте Керра, чтобы охарактеризовать магнитное поведение вплоть до нескольких атомных слоев.
«Примечательно, что мы наблюдали возникающий межфазный ферромагнетизм при соединении этих двух антиферромагнетиков с еще более высокой критической температурой, чем у обоих составляющих материалов», — сказал Чен.
Группа продемонстрировала, что внеплоскостной магнитный порядок устанавливается в слое CrCl 3 проксимальнее CrI 3 . Межфазный магнетизм показал значительно улучшенную перестраиваемость электрического поля, в резком контрасте с ранее изученным магнитным устройством vdW с перестройкой затвора (например, управление с преобладанием легирования в двухслойном CrI 3 ). Новая возможность настройки объясняется естественным нарушением структурной инверсионной симметрии гетероструктуры, что обеспечивает беспрецедентную прямую связь между спином и зарядом.
«Эти результаты указывают на захватывающие возможности для изучения экзотических магнитных фаз и разработки новых спинтронных устройств в гетероструктурах vdW», — добавил Чен.
