Genom att interkalera protoner till van der Waals ferromagnet Cr1.2 Te2 nanoflakes, inducerade en grupp forskare framgångsrikt en magnetisk fasövergång vid rumstemperatur från ferromagnetism till antiferromagnetism.
Samarbetet involverade professorer från High Magnetic Field Laboratory vid Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences (CAS), Hefei University of Technology, South China University of Technology och University of Science and Technology i Kina.
Forskningen publicerades nyligen på Physical Review Letters .
Att kontrollera magnetiseringsriktningen i tvådimensionella ferromagneter är avgörande för att utveckla superkompakta, icke-flyktiga spintroniska enheter. I traditionella spintroniska enheter kan magnetiseringsriktningen vanligtvis växlas av ett lokalt magnetfält inducerat av ström eller av vridmoment för spinnöverföring. Den höga bärardensiteten i van der Waals ambulerande ferromagneter är dock svår att ställa in, vilket har hindrat framsteg på detta område.
I denna forskning tillverkade forskarna högkvalitativa enkristaller och fann att Cr1.2 Te2 nanoflingor exfolierade från dessa kristaller uppvisade kvadratiska hysteresöglor vid rumstemperatur, vilket bekräftar deras höga praktiska värde.
Ytterligare studie fann att vid T=200 K, magnetismen i en 40 nm tjock Cr1.2 Te2 nanoflake uppvisade en icke-monoton evolution mot gate-spänningen. Närmare bestämt, med den anomala Hall-resistiviteten först ökande och sedan minskande.
När elektrondopningskoncentrationen ne =3,8×10 21 cm -3 vid Vg =-14 V, den anomala Hall-resistiviteten försvann, vilket avslöjade en möjlig magnetisk fasövergång.
Teoretisk analys visade att elektrondopningen kan uppnås i protoninterkalerad Cr1.2 Te2 , och en magnetisk fasövergång från FM till AFM kan realiseras med en kritisk dopningskoncentration på cirka 10 21 cm -3 , vilket överensstämmer med deras experimentella observationer.
Denna FM-till-AFM-fasövergång i en van der Waals-magnet vid rumstemperatur kan leda till förbättrade spintroniska enheter, enligt teamet.
Mer information: Cheng Tan et al, Room-Temperature Magnetic Phase Transition in an Electrically Tuned van der Waals Ferromagnet, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.166703
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
