Lan Wang guida la tecnologia abilitante B di FLEET, che attraversa tutti e tre i temi di ricerca. Credito:FLEET
Le insolite proprietà elettroniche e magnetiche dei materiali van der Waals (vdW), composto da molti strati 2-D 'impilati', offrire potenziale per l'elettronica futura, compresa la spintronica.
In un recente studio, I ricercatori FLEET dell'RMIT hanno scoperto che un promettente materiale candidato, Fe 3 GeTe 2 (FGT), si adatta al progetto, a condizione che sia creato in strati di soli 200 milionesimi di millimetro di spessore.
Questo lavoro pionieristico apre la strada a un nuovo campo di ricerca, vale a dire, spintronica basata su eterostruttura vdW.
I materiali vdW bidimensionali sono potenziali elementi costitutivi per nuovi, elettronica ad alte prestazioni, elettro-ottico, e dispositivi fotonici.
Però, la loro applicazione nella spintronica è stata limitata perché così pochi materiali mostrano le proprietà magnetiche richieste.
Per una seria considerazione in spintronica, è indispensabile un metallo ferromagnetico vdW con proprietà magnetiche dure e un ciclo di isteresi quasi quadrato. Anche l'anisotropia magnetica perpendicolare è favorevole.
I ricercatori RMIT di FLEET hanno eseguito misurazioni anomale dell'effetto Hall su Fe . a cristallo singolo 3 GeTe 2 (FGT) nanoflakes, risoluzione delle proprietà magnetiche desiderate quando lo spessore del campione è stato ridotto a meno di 200 nm.
I ricercatori sono stati motivati a studiare le proprietà migliorate di FGT a spessori atomicamente sottili.
"FGT è stato a lungo considerato un promettente metallo ferromagnetico vdW", spiega l'autore principale Cheng Tan. "Ma le sue proprietà ferromagnetiche (un rapporto MR/MS molto piccolo e coercitività a tutte le temperature) hanno suggerito un potenziale limitato come elemento costitutivo per le eterostrutture magnetiche vdW".
Però, quelle proprietà dipendono fortemente dalla struttura del dominio dipendente dallo spessore, e epitassia a fascio molecolare (MBE), coltivato, I film sottili FGT su scala wafer hanno proprietà magnetiche migliorate.
"Così abbiamo ridotto lo spessore e continuato a misurare, " spiega Tan.
Le misurazioni dell'effetto Hall su nanoflakes FGT a cristallo singolo hanno mostrato che le proprietà magnetiche dipendono fortemente dallo spessore, e che riducendo lo spessore a meno di 200 nm, le caratteristiche richieste possono essere raggiunte, rendendo vdW FGT un metallo ferromagnetico adatto per spintronica basata su eterostruttura vdW.
Altri ricercatori si baseranno sui risultati.
Per identificare meglio altri materiali candidati, i ricercatori hanno sviluppato un modello che può essere generalizzato per film sottili ferromagnetici vdW o nanoflakes, che apriranno nuovi percorsi di ricerca per coloro che studiano la possibile esistenza di accoppiamento magnetico tra strati atomici vdW.
"È eccitante, lavoro pionieristico, ", afferma il leader del tema di ricerca Lan Wang. "E apre la strada a un nuovo campo di ricerca:la spintronica basata sulle eterostrutture vdW".
Impilato con altri nanoflakes vdW, Fe 3 GeTe 2 i nanoflakes potrebbero essere utilizzati in una varietà di dispositivi che esibiscono una magnetoresistenza gigante e una magnetoresistenza tunnel. Ulteriori possibilità sono i dispositivi a transistor a coppia spin-orbita e ad effetto di campo di spin.
Esiste l'opportunità di progettare e fabbricare molti dispositivi basati su magneti vdW. Per esempio, isolanti topologici bidimensionali magnetizzanti, o impilare metalli ferromagnetici vdW per dispositivi di coppia spin-orbita.
Lo studio Proprietà magnetiche dure in nanoflake van der Waals Fe 3 GeTe 2 , pubblicato in Comunicazioni sulla natura in Aprile, è stato presentato ad aprile Comunicazioni sulla natura Punti salienti della fisica della materia condensata degli editori, scelto da Natura editore Yu Gong (materiali magnetici e spintronica).
Oltre al finanziamento del Centro di eccellenza dell'Australian Research Council, la ricerca è stata sostenuta dall'Institute for Information &Communications Technology Promotion (IITP), il programma di ricerca scientifica di base, e la National Research Foundation (NRF) della Corea.
FLOTTA e nanofabbricazione
Wang, Tan e Albarakati sono membri di FLEET, un centro di ricerca finanziato dal governo australiano che sviluppa una nuova generazione di elettronica a bassissima energia.
La ricerca di FLEET si colloca al limite di ciò che è possibile nella fisica della materia condensata. La nanofabbricazione di dispositivi funzionanti sarà la chiave del successo del Centro, coordinato all'interno della FLOTTA tramite la tecnologia abilitante B, guidato da Lan Wang e collegando ciascuno dei tre temi di ricerca del Centro.
FLEET combina la forza australiana nella micro e nanofabbricazione con l'esperienza leader mondiale nella fabbricazione di eterostrutture di van der Waals per costruire la capacità di fabbricazione avanzata di dispositivi atomicamente sottili.
Il gruppo di Wang all'RMIT ha recentemente sviluppato metodi per costruire tali strutture su nanoscala, necessaria per ottenere corrente elettrica a dissipazione zero, composto da due sovrapposti, Semiconduttori 2-D.
Legati insieme dalle forze di van der Waals (vdW), e composto da gemello, disparato, strati atomicamente sottili, tali strutture sono note come eterostrutture di van der Waals.
Queste nanostrutture sono fondamentali per il tema di ricerca 1 (materiali topologici) e il tema di ricerca 2 (superfluidi di eccitoni) di FLEET.
