Lan Wang dirige la tecnología habilitadora B de FLEET, que abarca los tres temas de investigación. Crédito:FLOTA
Las inusuales propiedades electrónicas y magnéticas de los materiales de van der Waals (vdW), compuesto por muchas capas 2-D 'apiladas', ofrecen potencial para la electrónica del futuro, incluida la espintrónica.
En un estudio reciente, Los investigadores de FLEET en RMIT encontraron que un material candidato prometedor, Fe 3 Obtener 2 (FGT), encaja perfectamente, siempre que se cree en capas de solo 200 millonésimas de milímetro de espesor.
Este trabajo pionero allana el camino para un nuevo campo de investigación, a saber, Espintrónica basada en heteroestructura vdW.
Los materiales vdW bidimensionales son bloques de construcción potenciales para nuevos electrónica de alto rendimiento, electroóptica, y dispositivos fotónicos.
Sin embargo, su aplicación en espintrónica ha sido limitada porque muy pocos materiales presentan las propiedades magnéticas requeridas.
Para una seria consideración en espintrónica, Es indispensable un metal ferromagnético vdW con propiedades magnéticas duras y un bucle de histéresis de forma casi cuadrada. La anisotropía magnética perpendicular también es favorable.
Los investigadores de RMIT de FLEET realizaron mediciones anómalas del efecto Hall en el Fe monocristalino 3 Obtener 2 (FGT) nanoflakes, resolviendo las propiedades magnéticas deseadas cuando el espesor de la muestra se redujo a menos de 200 nm.
Los investigadores estaban motivados para investigar las propiedades mejoradas de FGT en espesores atómicamente delgados.
"La FGT se ha considerado durante mucho tiempo un metal ferromagnético vdW prometedor", explica el autor principal, Cheng Tan. "Pero sus propiedades ferromagnéticas (una relación MR / MS muy pequeña y coercitividad a todas las temperaturas) sugirieron un potencial limitado como bloque de construcción de heteroestructuras magnéticas vdW".
Sin embargo, esas propiedades dependen en gran medida de la estructura del dominio dependiente del espesor, y epitaxia de haz molecular (MBE) -crecido, Las películas delgadas de FGT a escala de obleas tienen propiedades magnéticas mejoradas.
"Así que redujimos el grosor y seguimos midiendo, "explica Tan.
Las mediciones del efecto Hall en nanoflakes de FGT de cristal único mostraron que las propiedades magnéticas dependen en gran medida del espesor. y que al reducir el espesor a menos de 200 nm, se pueden lograr las características requeridas, haciendo de vdW FGT un metal ferromagnético adecuado para la espintrónica basada en heteroestructura de vdW.
Otros investigadores se basarán en los resultados.
Para identificar mejor otros materiales candidatos, los investigadores desarrollaron un modelo que se puede generalizar para películas delgadas ferromagnéticas vdW o nanoflakes, lo que abrirá nuevos caminos de investigación para quienes estudien la posible existencia de acoplamiento magnético entre capas atómicas vdW.
"Es emocionante, trabajo pionero, ", dice el líder del tema de investigación Lan Wang." Y allana el camino para un nuevo campo de investigación:la espintrónica basada en heteroestructuras vdW ".
Apilado con otros nanoflakes de vdW, Fe 3 Obtener 2 Los nanoflakes podrían usarse en una variedad de dispositivos que exhiben magnetorresistencia gigante y magnetorresistencia de túnel. Otras posibilidades son los dispositivos de transistor de efecto de campo de giro y par en órbita de giro.
Existe la oportunidad de diseñar y fabricar muchos dispositivos basados en imanes vdW. Por ejemplo, magnetización de aisladores topológicos 2-D, o apilar metales ferromagnéticos vdW para dispositivos de torsión en órbita de giro.
El estudio Propiedades magnéticas duras en nanoflake van der Waals Fe 3 Obtener 2 , publicado en Comunicaciones de la naturaleza en abril, se exhibió en abril de Comunicaciones de la naturaleza Aspectos destacados de la física de materia condensada de los editores, elegido por Naturaleza editor Yu Gong (materiales magnéticos y espintrónica).
Además de la financiación del Centro de excelencia del Australian Research Council, la investigación fue apoyada por el Instituto para la Promoción de la Tecnología de la Información y las Comunicaciones (IITP), el Programa de Investigación en Ciencias Básicas, y la Fundación Nacional de Investigación (NRF) de Corea.
FLOTA y nanofabricación
Wang, Tan y Albarakati son miembros de FLEET, un centro de investigación financiado por el gobierno australiano que desarrolla una nueva generación de productos electrónicos de energía ultrabaja.
La investigación de FLEET se encuentra en el límite mismo de lo que es posible en la física de la materia condensada. La nanofabricación de dispositivos funcionales será clave para el éxito del Centro, coordinado dentro de FLEET a través de la tecnología de habilitación B, dirigido por Lan Wang y vinculando cada uno de los tres temas de investigación del Centro.
FLEET combina la fuerza australiana en micro y nanofabricación con la experiencia líder mundial en la fabricación de heteroestructuras de van der Waals para desarrollar la capacidad de fabricación avanzada de dispositivos atómicamente delgados.
El grupo de Wang en RMIT desarrolló recientemente métodos para construir tales estructuras a nanoescala, necesario para lograr una corriente eléctrica de disipación cero, que comprende dos apilados, Semiconductores 2-D.
Unidos por las fuerzas de van der Waals (vdW), y que comprende gemelo, dispar, capas atómicamente delgadas, tales estructuras se conocen como heteroestructuras de van der Waals.
Estas nanoestructuras son clave para el tema de investigación 1 de FLEET (materiales topológicos) y el tema de investigación 2 (superfluidos de excitación).
