Los ferroimanes de Van der Waals (vdW) son los componentes básicos de los dispositivos de heteroestructura vdW, como las heteroestructuras vdW ferromagnéticas (FM)-antiferromagnéticas (AFM) y las heteroestructuras vdW FM-ferroeléctricas. Estos dispositivos de heteroestructura vdW han atraído mucha atención debido a sus prometedoras aplicaciones en la espintrónica moderna.

Sin embargo, el acoplamiento de la interfaz de una heteroestructura vdW es débil debido a la gran brecha vdW, lo que impide el desarrollo de esta floreciente área. La comprensión de cómo sintonizar eléctricamente el acoplamiento de la interfaz en el dispositivo de heteroestructura vdW sigue siendo difícil de alcanzar.

Recientemente, el profesor Zheng Guolin del laboratorio de campo magnético alto en los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei en la Academia de Ciencias de China (CAS), en colaboración con el profesor Lan Wang de la Universidad del Instituto Tecnológico Real de Melbourne, estudió experimentalmente el acoplamiento de la interfaz en FePS₃ -Fe₅ Obtener₂ heteroestructuras de van der Waals a través de intercalaciones de protones.

Esta es la primera vez que los científicos descubren que el efecto de sesgo de intercambio inducido por el acoplamiento de la interfaz se puede controlar eléctricamente a través de intercalaciones de protones inducidas por la puerta, lo que proporciona una forma prometedora de manipular el acoplamiento de la interfaz en muchas más heteroestructuras vdW.

Los resultados se publicaron recientemente en Nano Letters .

En esta investigación, el equipo fabricó FePS₃ -Fe₅ Obtener₂ Dispositivos de heteroestructura vdW (con el espesor de la capa FM Fe₅ Obtener₂ entre 12 y 18 nm) y mostró que los efectos de sesgo de intercambio débil por debajo de 20 K se desarrollaron debido al acoplamiento magnético de la interfaz.

Sin embargo, cuando colocaron los dispositivos de heteroestructura en los conductores de protones sólidos, la temperatura de bloqueo (donde desapareció el efecto de polarización del intercambio) aumentó hasta 60 K. Además, el efecto de polarización del intercambio observado puede activarse y desactivarse eléctricamente. debido a las intercalaciones o desintercalaciones de los protones bajo un voltaje de puerta.

Curiosamente, las propiedades magnéticas del Fe₃ superior Obtener₂ La capa, incluida la coercitividad, la resistividad Hall anómala y la temperatura de Curie, no cambió durante todo el proceso de activación, lo que revela que la intercalación de protones tiene un impacto muy limitado en la capa de FM.

Otros cálculos teóricos basados ​​en la teoría funcional de la densidad demostraron que las intercalaciones de protones afectaron principalmente al acoplamiento magnético en la interfaz, así como a las configuraciones magnéticas en la capa AFM, lo que condujo a un efecto de sesgo de intercambio sintonizable en la puerta. + Explora más

Manipulación del acoplamiento magnético entre capas en heteroestructuras de van der Waals