Fig. 1. Den schematiska illustrationen av ferroelektrisk styrning av halvmetallicitet i antiferromagneter av A-typ. Kredit:JIANG Peng
Nyligen, Prof. Zheng Xiaohongs forskargrupp från Institute of Solid State Physics (ISSP) vid Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), i samarbete med Prof. Stefano Sanvito från Trinity College Dublin, demonstrerade en ny idé att uppnå halvmetallicitet i A-typ van der Waals (vdW) antiferromagneter via ferroelektrisk styrning.
Halvmetallicitet är ett viktigt forskningsämne inom den kondenserade materiens fysik och spintronik. Nyligen, en intressant klass av tvådimensionella (2D) material, vanadindikalkogenider som uppvisar inneboende ferromagnetism och hög Curie-temperatur, har designats teoretiskt och experimentellt syntetiserats. Dock, det erforderliga kritiska elektriska fältet för att uppnå halvmetallicitet är så högt att det nästan inte är tillgängligt under nuvarande förhållanden.
Den här gången, teamet rapporterade en vdW multiferroisk heterostruktur, som bildades genom att lägga in dubbelskiktet 2 H-VSe 2 mellan två lager av 2-D ut-ur-planet ferroelektrisk Sc 2 CO 2 , via simuleringar av första principer.
De hittade en halvmetallisk natur som presenterades i bandstrukturen såväl som den ledande spinnkanalen lokaliserad i endast ett lager av 2 H-VSe 2 .
Under tiden, spinnpolariteten och den rumsliga platsen skulle omkastas med den ferroelektriska polarisationsomkastningen. Mekanismen bakom detta fenomen härrörde från både det inbyggda elektriska fältet i den ferroelektriska sandwichen, och laddningsöverföringen sker selektivt endast vid ett gränssnitt.
Två prototyper av icke-flyktiga minnesenheter föreslogs därför ytterligare, i vilka två tillstånd ("1" och "0") realiserades genom att växla polarisationsriktningen för de ferroelektriska skikten.
Fig. 2. Atomstrukturerna och motsvarande spin- och lagerupplösta bandstrukturer för två polarisationskonfigurationer för VSe 2 /Sc 2 CO 2 vdW heterostrukturer. Kredit:JIANG Peng
