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范德华异质结构中的交换偏差

信息来源:星火计划 发布时间:【2020-08-17 】 点击次数:
NUS科学家发现了范德华CrCl 3 / Fe 3 GeTe 2异质结构中的交换偏向现象。交换偏压现象在磁传感器和磁读取头中有许多应用,以前在范德华力异质结构中尚无报道。
示意图显示了器件结构(左图),插图中的Pt Hall触点顶部有CrCl 3 / Fe 3 GeTe 2异质结构的光学图像。(右)Rxy〜H循环显示使用两种类型的材料在器件结构上进行的测试的实验结果–单独的Fe 3 GeTe 2(30 nm)和CrCl 3(15 nm)/ Fe 3 GeTe 2(30 nm)异质结构,均在2.5 K的温度下测量。Fe 3 GeTe 2(上图)的图相对于沿H轴的零点对称。相反,CrCl 3 / Fe的图3 GeTe 2异质结构(底部面板)向左移动,表明交换偏向。信用:纳米字母
交换偏置效应表现为磁滞回线相对于所施加场向负或正方向的偏移。该机制通常归因于相邻的反铁磁体(AF)对铁磁体(FM)的单向固定。因此,与没有这种单向钉扎的单个铁磁体(自由层)相比,设计合理的交换偏置AF / FM系统(钉扎层)具有较好的磁化方向和较高的开关场。因此,由一个固定层和一个自由层以及一个垫片组成的设备可以用作磁场方向和强度的传感器。该器件将具有由自由层中的磁化强度定义的两个不同的存储状态(“ 1”和“ 0”),与被钉扎层平行或反平行。这样的设备
 
交换偏压效应已在广泛的AF / FM界面中复制,例如,广泛用于商业读取头的IrMn / NiFe金属双层。如果这些AF / FM双层系统由具有交换偏斜效应的磁性范德华力异质结构制成,则该器件潜在地接近原子级的薄尺寸并具有更大的灵活性可能是有益的。
 
由美国国立大学物理与先进二维材料中心物理系安德鲁·韦教授领导的研究小组发现,在机械剥落的CrCl 3 / Fe 3 GeTe 2(一种范德华异质结构)中存在交换偏向效应。研究人员通过将薄薄的CrCl 3和Fe 3 GeTe 2薄片转移到SiO 2上来制造测试设备。/ Si基板。测试设备的偏置场的测量值超过50 mT(在2.5 K的温度下)。这可与常规交换偏压AF / FM金属多层中报道的值相媲美。此外,偏置场是高度可调的,可以通过更改场冷却过程和异质结构的厚度进行调整。研究小组还提出了一个理论模型,解释了CrCl 3中的自旋构型在异质结构的交换偏压效应中起着至关重要的作用。
 
“我们的观察非常重要,因为它验证了二维范德华界面中交换偏向效应的存在,该界面解决了二维研究界的一个关键问题,”韦教授说。
 
这项工作是与中国西北工业大学的张雯教授(Wee教授的前研究员)和中国东南大学的翟亚教授合作完成的。
 
接下来,研究小组的目标是将这种异质结构结合到功能性柔性器件中,从而大大减小厚度并提高工作温度。

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