Figura 1. La estructura atómica y las propiedades de transporte de PtSe 2 copos. (a) Imagen de microscopía electrónica de transmisión de barrido de campo oscuro anular de alto ángulo de resolución atómica (HAADF-STEM) de un PtSe de pocas capas 2 escama mostrando su característica de fase 1T y configuración de apilamiento A – A. (b) Resistencia longitudinal de s3 en función de la temperatura en un diagrama logarítmico de 200 K a 2 K. (c) RMN isotrópica cuando el campo magnético se aplica en el plano ab de PtSe 2 escama s3. El recuadro muestra el diagrama esquemático de las medidas de magnetotransporte. θ etiqueta el ángulo entre el campo magnético y la corriente. (d) MR a varias temperaturas cuando el campo magnético es perpendicular a la corriente en s3. Crédito:Universidad de Pekín
La aparición de materiales bidimensionales (2-D) proporciona una plataforma excelente para explorar y modular propiedades físicas exóticas en el límite 2-D, y ha impulsado el desarrollo de la física de la materia condensada y los dispositivos nanoelectrónicos modernos. Entre varias propiedades físicas exóticas, El magnetismo 2-D es uno de los temas más importantes, que muestra una aplicación potencial en espintrónica. En años recientes, Los investigadores han descubierto una serie de materiales magnéticos bidimensionales intrínsecos, como CrI 3 , Fe 3 Obtener 2 , etc. Sin embargo, la mayoría de los materiales magnéticos bidimensionales aún descubiertos son inestables en la atmósfera, lo que limita la investigación adicional y la aplicación del magnetismo 2-D. Por lo tanto, la cuestión clave es cómo inducir el magnetismo en materiales 2-D estables al aire.
Recientemente, Profesor Wang Jian de la Universidad de Pekín, en colaboración con el profesor Duan Wenhui de la Universidad de Tsinghua, y el profesor Zhang Yanfeng de la Universidad de Pekín, momentos magnéticos localizados detectados inducidos por vacantes de Pt en dicalcogenuro de metal de transición PtSe 2 copos y reveló el origen y la dependencia del espesor de las escamas de los momentos magnéticos localizados. El artículo titulado "Momentos magnéticos inducidos por vacantes atómicas en escamas de dichalcogenuro de metales de transición" se publicó en línea en Materiales avanzados . Profesor Wang en la Universidad de Pekín, El profesor Duan de la Universidad de Tsinghua y el profesor Zhang de la Universidad de Pekín son los autores correspondientes de este artículo. Ge Jun, Luo Tianchuang en la Universidad de Pekín, Lin Zuzhang en la Universidad de Tsinghua, y Shi Jianping de la Universidad de Wuhan contribuyeron igualmente a este trabajo (primeros autores conjuntos).
PtSe 2 se cultivaron escamas con espesores de 8-70 nm por deposición química de vapor (CVD), y su alta calidad cristalina se confirmó mediante microscopía electrónica de transmisión y difracción de electrones de área seleccionada. Los investigadores fabricaron aún más PtSe 2 dispositivos de diferentes espesores y estudiaron sus propiedades de transporte eléctrico. La resistencia longitudinal disminuye con la disminución de la temperatura en régimen de alta temperatura, que es el comportamiento metálico típico. Curiosamente, en seguir bajando la temperatura, la resistencia longitudinal aumenta logarítmicamente y luego tiende a saturarse a temperaturas ultrabajas.
Figura 2. Interpretación teórica del momento magnético local en PtSe 2 copos. (a) Una ilustración de los momentos magnéticos locales (indicados por flechas rojas) y un defecto de vacancia de Pt (el círculo azul) colocado en la capa superior. (b) Densidad electrónica de estados de los orbitales p de los tres átomos de selenio vecinos de la vacante Pt. (c) La energía de diferentes configuraciones magnéticas (etiquetadas por el ángulo β entre la dirección del momento magnético y el eje z), donde la energía cero corresponde a la configuración magnética con momento magnético fuera del plano (es decir, β =0). Crédito:Universidad de Pekín
A bajas temperaturas, La magnetorresistencia negativa isotrópica (RMN) se detecta cuando se aplica un campo magnético en el plano. Un análisis más detallado muestra que el aumento logarítmico de la resistencia longitudinal con la disminución de la temperatura y la RMN isotrópica se originan a partir del efecto Kondo. El conocido efecto Kondo generalmente surge en un metal no magnético dopado con impurezas magnéticas, resultante de la interacción de intercambio entre los espines de los electrones de conducción del anfitrión no magnético y las impurezas magnéticas. Sin embargo, Los resultados de la caracterización han demostrado que no hay elementos magnéticos en PtSe. 2 copos.
El origen de los momentos magnéticos localizados en PtSe 2 las escamas se revelan mediante cálculos teóricos. Los defectos de vacantes de Pt son inevitables durante el crecimiento del PtSe 2 copos. Las vacantes de Pt dan como resultado una distribución asimétrica de los estados de mayoría y minoría de espín ocupados de los orbitales p de los tres átomos de selenio vecinos, dando finalmente lugar a los momentos magnéticos localizados. Asombrosamente, los momentos magnéticos observados parecen depender del espesor. Al reducir el espesor de las escamas, el momento magnético localizado se vuelve más grande. Teóricamente el momento magnético local en la muestra se debe principalmente a las vacantes de Pt en la superficie de la muestra. Con espesor decreciente del PtSe 2 escama, aumenta la relación superficie-volumen, lo que lleva a un aumento de la proporción relativa de vacantes de superficie. Como resultado, el momento magnético promedio inducido por defecto aumenta con el espesor decreciente, lo cual es consistente con las observaciones experimentales. Este trabajo proporciona una nueva ruta para la modulación del magnetismo a escala atómica en materiales 2-D no magnéticos, especialmente en materiales 2-D estables al aire, y tiene un significado potencial en el desarrollo de la espintrónica y la información cuántica.
