(a) Schema del transistor a effetto di campo di protoni solidi. (b, c) Immagini al microscopio ottico e a forza atomica del dispositivo eterostruttura. (d, e) Effetti di bias di scambio dipendenti dal gate a T =30 e 40 K, rispettivamente. (f, g) Ampiezze degli effetti di polarizzazione di scambio sotto varie tensioni di gating a T =30 e 40 K, rispettivamente. Credito:Zheng Guolin
I ferromagneti Van der Waals (vdW) sono gli elementi costitutivi dei dispositivi di eterostruttura vdW come le eterostrutture ferromagnetiche (FM)-antiferromagnetiche (AFM) vdW e le eterostrutture ferroelettriche FM vdW. Questi dispositivi di eterostruttura vdW hanno attirato molta attenzione grazie alle loro promettenti applicazioni nella moderna spintronica.
Tuttavia, l'accoppiamento dell'interfaccia di un'eterostruttura vdW è debole a causa del grande gap vdW, che impedisce lo sviluppo di questa area fiorente. La comprensione di come sintonizzare elettricamente l'accoppiamento dell'interfaccia nel dispositivo eterostruttura vdW rimane elusiva.
Recentemente, il professor Zheng Guolin del laboratorio High Magnetic Field presso l'Hefei Institutes of Physical Science presso l'Accademia cinese delle scienze (CAS), in collaborazione con il professor Lan Wang del Royal Melbourne Institute of Technology University, ha studiato sperimentalmente l'accoppiamento dell'interfaccia in FePS3 -Fe5 GeTe2 Eterostrutture di van der Waals tramite intercalazioni di protoni.
Questa è la prima volta che gli scienziati hanno scoperto che l'effetto di bias di scambio indotto dall'accoppiamento dell'interfaccia può essere controllato elettricamente tramite intercalazioni di protoni indotte dal gate, che forniscono un modo promettente per manipolare l'accoppiamento dell'interfaccia in molte più eterostrutture vdW.
I risultati sono stati recentemente pubblicati in Nano Letters .
In questa ricerca, il team ha fabbricato FePS3 -Fe5 GeTe2 dispositivi di eterostruttura vdW (con lo spessore dello strato FM Fe5 GeTe2 tra 12-18 nm) e ha mostrato che i deboli effetti di bias di scambio al di sotto di 20 K si sviluppavano a causa dell'accoppiamento magnetico dell'interfaccia.
Tuttavia, quando hanno messo i dispositivi di eterostruttura sui conduttori di protoni solidi, la temperatura di blocco (dove l'effetto di polarizzazione di scambio è scomparso) è stata aumentata fino a 60 K. Inoltre, l'effetto di polarizzazione di scambio osservato può essere commutato elettricamente su "ON" e "OFF" a causa delle intercalazioni o dei-intercalazioni dei protoni sotto una tensione di gate.
È interessante notare le proprietà magnetiche del Fe3 superiore GeTe2 lo strato, inclusa la coercitività, la resistività di Hall anomala e la temperatura di Curie, non è cambiato durante l'intero processo di gating, rivelando che l'intercalazione dei protoni ha un impatto molto limitato sullo strato FM.
Ulteriori calcoli teorici basati sulla teoria del funzionale della densità hanno dimostrato che le intercalazioni di protoni hanno influenzato principalmente l'accoppiamento magnetico all'interfaccia e le configurazioni magnetiche nello strato AFM, portando a un effetto di polarizzazione di scambio sintonizzabile dal gate. + Esplora ulteriormente
