Esquema que muestra (izquierda) la estructura del dispositivo, con imagen óptica del CrCl 3 / Fe 3 Obtener 2 heteroestructura en la parte superior de los contactos de Pt Hall que se muestran en el recuadro. (Derecha) Bucles Rxy ~ H que muestran el resultado experimental de las pruebas realizadas en la estructura del dispositivo utilizando dos tipos de materiales:Fe individual 3 Obtener 2 (30 nm) y CrCl 3 (15 millas náuticas) / Fe 3 Obtener 2 (30 nm) heteroestructura, ambos medidos a una temperatura de 2,5 K. La gráfica de Fe 3 Obtener 2 (panel superior) es simétrico con respecto al punto cero a lo largo del eje H. A diferencia de, la trama del CrCl 3 / Fe 3 Obtener 2 heteroestructura (panel inferior) se desplaza hacia la izquierda, lo que indica un sesgo de intercambio. Crédito:Nano Letters
Los científicos de NUS han descubierto el fenómeno de sesgo de intercambio en van der Waals CrCl 3 / Fe 3 Obtener 2 heteroestructuras. El fenómeno de polarización de intercambio tiene una serie de aplicaciones en sensores magnéticos y cabezales de lectura magnéticos, que no se ha informado antes en heteroestructuras de van der Waals.
El efecto de polarización de intercambio se manifiesta como un desplazamiento del bucle de histéresis hacia la dirección negativa o positiva con respecto al campo aplicado. El mecanismo se atribuye generalmente a la fijación unidireccional de un ferromaimán (FM) por un antiferromagnet (AF) adyacente. Por lo tanto, en comparación con un solo ferromagnet (capa libre) sin tal fijación unidireccional, un sistema AF / FM con polarización de intercambio diseñado correctamente (capa fija) tiene una dirección de magnetización preferida y un campo de conmutación relativamente alto. Por lo tanto, un dispositivo que consta de una capa fija y una capa libre, con un espaciador, puede servir como sensor de la dirección y la fuerza del campo magnético. El dispositivo tendrá dos estados de memoria distintos ("1" y "0") definidos por la magnetización en la capa libre, ya sea paralelo o antiparalelo a la capa fijada. Tal dispositivo, bien conocidas como válvulas de giro y uniones de túnel magnéticas, se están integrando ampliamente en tecnologías de memoria como los medios de almacenamiento, sensores de lectura, y memoria magnética de acceso aleatorio.
El efecto de sesgo de intercambio se ha replicado en una amplia gama de interfaces AF / FM, por ejemplo, las bicapas metálicas IrMn / NiFe ampliamente utilizadas en cabezales de lectura comerciales. Si estos sistemas bicapa AF / FM están hechos de heteroestructuras magnéticas de van der Waals que exhiben un efecto de polarización de intercambio, Podría ser beneficioso que los dispositivos se acerquen potencialmente a dimensiones atómicamente delgadas y sean más flexibles.
Un equipo dirigido por el profesor Andrew Wee, Departamento de Física y Centro de Materiales Avanzados 2-D, NUS, ha descubierto la presencia del efecto de sesgo de intercambio en el CrCl exfoliado mecánicamente 3 / Fe 3 Obtener 2 , una heteroestructura de van der Waals. Los investigadores fabricaron un dispositivo de prueba transfiriendo escamas delgadas de CrCl 3 y Fe 3 Obtener 2 en un SiO 2 / Sustrato de Si. El valor medido del campo polarizado para el dispositivo de prueba es superior a 50 mT (a una temperatura de 2,5 K). Esto es comparable a los valores reportados en multicapas metálicas AF / FM con polarización de intercambio convencional. Es más, el campo sesgado es altamente sintonizable y se puede ajustar cambiando el proceso de enfriamiento del campo y el espesor de la heteroestructura. El equipo de investigación también propuso un modelo teórico que explica que las configuraciones de espín en CrCl 3 juega un papel crucial en el efecto de sesgo de intercambio en la heteroestructura.
"Nuestra observación es de inmensa importancia ya que valida la existencia del efecto de sesgo de intercambio en una interfaz de van der Waals 2-D, que aborda un tema clave en la comunidad de investigación 2-D, "dijo el profesor Wee.
El trabajo es una colaboración con el profesor Zhang Wen de la Universidad Politécnica de Northwestern, China (ex becario de investigación en el grupo del profesor Wee) y el profesor Zhai Ya de la Universidad del Sureste, Porcelana.
Próximo, el equipo tiene como objetivo incorporar tales heteroestructuras en dispositivos funcionales flexibles, con un espesor muy reducido y una temperatura de trabajo aumentada.
