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科研進展

何軍課題組在二維磁性材料研究取得重要進展

來源:  發布時間:2020-04-28 15:57:23 點擊次數:


427日,Nano Letters在線發表了我院何軍教授團隊的最新研究成果。

論文題為“ Tunable Room-temperature Ferromagnetism in two-dimensional Cr2Te3”。該研究工作第一署名單位為武漢大學。我院博士后文耀為第一作者,何軍教授為通訊作者。

何軍課題組將范德華外延法應用于非層狀硫族半導體材料二維化生長,從六方晶體到立方晶體結構,從單組分到復雜的三組分體系,分別實現了PbSCdTeCr2S3、α-MnSCrSe等具有不同晶體結構的非層狀材料的二維化及陣列結構。近幾年基于這些研究成果獲得了一系列受到國際同行重視的研究進展,其中包括6Advanced Materials (Adv. Mater. 2020, 32, 1906874Adv. Mater. 201931, 1900056Adv. Mater. 201729, 1703122Adv. Mater. 2016, 28, 617Adv. Mater. 2016, 28, 6497; Adv. Mater. 201628, 8051-8057), 1 Nano Letters (Nano Lett. 201919, 2154-2161)2ACS Nano (ACS Nano 2019, 13, 14519?14528ACS Nano 2019, 13, 12662-12670)

        二維(2D)材料,尺寸降低至原子級厚度時出現新奇物理現象,如Ising超導,拓撲半金屬中的量子自旋霍爾效應(QSHE),強的室溫鐵電性等等. 2D鐵磁體作為2D材料族的重要組成部分,因其獨特的物理特性而備受關注。基于Mermin-Wagner定理,熱波動將破壞2D各向同性海森堡模型中的長程鐵磁有序。最近的報告揭示了二維絕緣Cr2Ge2Te6, CrI3和金屬Fe3GeTe2,VSe2的長程鐵磁有序,引發了二維鐵磁材料研究熱潮。在范德華外延法可控制備的研究基礎上,何軍課題組進一步實現了12個晶胞厚度Cr2Te3單晶的大面積制備。2D鐵磁體的居里溫度(Tc層間磁耦合所支配,隨厚度降低Tc降低,并且遠低于室溫 然而室溫鐵磁對于自旋電子器件、磁存儲等的實際應用十分重要。該研究發現通過調制2D Cr2Te3的厚度可以實現室溫鐵磁性。Cr2Te3 Tc塊體材料中的160 K通過調制材料厚度到5-6個晶胞厚度時,其Tc會急劇提升至280 K。磁化強度和反常霍爾效應(AHE)測量為室溫下自發磁化的存在提供了明確的證據。理論模型表明,Cr2Te3表面重構可能是導致Tc常厚度依賴性的起源。這種尺寸調制方法為操縱鐵磁性開辟了一條新途徑。


形貌圖與反常霍爾特性

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