可视化二维磁绝缘子的原子结构和磁性

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可视化二维磁绝缘子的原子结构和磁性

NUS科学家已经证明了使用扫描隧道显微镜表征二维(2-D)磁绝缘子的原子结构以及电子和磁性能的通用方法。

二维磁体的最新发现以及范德华(vdW)异质结构工程技术的发展提供了前所未有的机会,不仅可以探索减小尺寸的令人兴奋的磁性物理学,而且还可以开发用于量子技术应用的新一代自旋电子器件。该领域的进一步发展涉及原子级对二维磁体及其异质结构的电子和磁性的理解。不幸的是,对于二维磁绝缘体,直接应用常规扫描隧道显微镜(STM)技术以了解有关材料性能的更多信息并不可行。STM成像依靠量子隧穿效应,电子从原子尖锐的尖端隧穿到导电样品,反之亦然。由于没有导电路径,因此不能用于研究绝缘的散装材料。

一新加坡国立大学研究小组从化学系的教授炯鲁的带领下,新加坡国立大学已经证明STM的应用研究绝缘反铁磁铬(III)碘(CRI 3)通过与基于石墨烯范德华异质结构(见图)将它们的晶体。这项工作是与国大材料科学与工程系的Kostya S. Novoselov教授合作进行的。他们的技术扩展了STM的能力,使其能够用于研究绝缘材料,从而获得有关2-D磁体中磁序的见解。

通过用单层石墨烯覆盖被研究材料,研究团队能够通过在低温条件下使用STM成像来获得剥落的CrI 3的堆叠顺序和层间磁耦合,该CrI 3厚几层。他们还确定了磁性结构,并证明STM成像可以区分CrI 3的铁磁结构和反铁磁结构(几层厚)。这是由于磁态与覆盖的石墨烯的特殊相互作用。

卢教授说:“我们的方法本质上是通用的,它代表了 原子尺度表征,各种磁绝缘子及其vdW异质结构的原子结构,电子和磁性能领域的突破。它可以促进2 -D下一代自旋电子器件的磁绝缘体


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