Hall-bar enhet på solid protonledare som används för mätningar. Kredit:FLEET
Ett kinesiskt-australiskt samarbete har för första gången visat att mellanskiktskoppling i ett van der Waals (vdW) material till stor del kan moduleras av en protonisk grind, som injicerar protoner till enheter från ett joniskt fast ämne.
Upptäckten öppnar vägen för nya spännande användningsområden för vdW-material, med införande av protoner en viktig ny teknik, nu tillgänglig för det bredare 2D-materialforskningssamhället.
Studien leddes av FLEET-forskare vid RMIT, i ett pågående samarbete med FLEET partnerorganisation High Magnetic Field Laboratory, kinesiska vetenskapsakademin (CAS).
Trimma mellanskiktskrafter i van der Waals-material
Van der Waals material, varav grafit är den mest kända, är gjorda av många 2D-lager som hålls samman av svaga, elektrostatiska krafter.
Individuella lager av vdW-material kan isoleras individuellt, som den berömda tejpmetoden för att producera grafen, eller staplade med andra material för att bilda nya strukturer.
"Men samma svaga mellanskiktskrafter som gör vdW-material så lätta att separera begränsar också dessa materials tillämpningar i framtida teknik, " förklarar studiens första författare, FLEET-forskare Dr Guolin Zheng.
Starkare mellanskiktskoppling i vdW-material skulle avsevärt öka potentiell användning i högtemperaturenheter som använder kvantanomal Hall-effekt, och i 2-D multiferroics.
FLEET CI A/Prof Lan Wang. Kredit:RMIT
Den nya RMIT-ledda studien visade att koppling i ett vdW-material, Fe 3 GeTe 2 (FGT) nanoflingor, kan till stor del moduleras av en protonisk grind.
Med ökningen av protonerna mellan lagren, mellanskiktets magnetiska koppling ökar.
"Det mest slående, med fler protoner insatta i FGT nanoflakes vid en högre gate-spänning, vi observerade en sällan sett nollfältskyld utbytesbias med mycket stora värden, " säger medförfattaren A/Prof Lan Wang.
Det framgångsrika förverkligandet av både fältkyld och nollfältkyld utbytesförspänning i FGT innebär att mellanskiktskopplingen till stor del kan moduleras genom gate-inducerad protoninföring, öppnar vägen för många tillämpningar av vdW-material som kräver stark gränssnittskoppling.
"Gate-Tuned Interlayer Coupling i van der Waals Ferromagnet Fe 3 GeTe 2 Nanoflakes" publicerades i APS Fysiska granskningsbrev i juli 2020.
