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何军课题组在二维磁性材料研究取得重要进展

日期: 2021-03-07      阅读:

427日,Nano Letters在线发表了我院何军教授团队的最新研究成果。

论文题目为 Tunable Room-temperature Ferromagnetism in two-dimensional Cr2Te3该研究工作第一署名单位为武汉大学。我院博士后文耀为第一作者,何军教授为通讯作者。

何军课题组将范德华外延法应用于非层状硫族半导体材料二维化生长,从六方晶体到立方晶体结构,从单组分到复杂的三组分体系,分别实现了PbSCdTeCr2S3α-MnSCrSe等具有不同晶体结构的非层状材料的二维化及阵列结构。近几年基于这些研究成果获得了一系列受到国际同行重视的研究进展,其中包括6Advanced Materials (Adv. Mater. 2020, 32, 1906874Adv. Mater. 201931, 1900056Adv. Mater. 201729, 1703122Adv. Mater. 2016, 28, 617Adv. Mater. 2016, 28, 6497; Adv. Mater. 201628, 8051-8057), 1 Nano Letters (Nano Lett. 201919, 2154-2161)2ACS Nano (ACS Nano 2019, 13, 14519−14528ACS Nano 2019, 13, 12662-12670)

        二维(2D)材料,尺寸降低至原子级厚度时出现新奇的物理现象,如Ising超导,拓扑半金属中的量子自旋霍尔效应(QSHE),强的室温铁电性等等. 2D铁磁体作为2D材料家族的重要组成部分,因其独特的物理特性而备受关注。基于Mermin-Wagner定理,热波动将破坏2D各向同性海森堡模型中的长程铁磁有序。但最近的报告揭示了二维绝缘Cr2Ge2Te6, CrI3和金属Fe3GeTe2,VSe2的长程铁磁有序,引发了二维铁磁材料研究热潮。在范德华外延法可控制备的研究基础上,何军课题组进一步实现了12个晶胞厚度Cr2Te3单晶的大面积制备。2D铁磁体的居里温度(Tc)受层间磁耦合所支配,随厚度降低Tc降低,并且远低于室温。 然而室温铁磁对于自旋电子器件、磁存储等的实际应用十分重要。该研究发现通过调制2D Cr2Te3的厚度可以实现室温铁磁性。Cr2TeTc从块体材料中的160 K通过调制材料厚度到5-6个晶胞厚度时,其Tc会急剧提升至280 K。磁化强度和反常霍尔效应(AHE)测量为室温下自发磁化的存在提供了明确的证据。理论模型表明,Cr2Te3的表面重构可能是导致Tc反常厚度依赖性的起源。这种尺寸调制方法为操纵铁磁性开辟了一条新途径。

 

 

形貌图与反常霍尔特性

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b05128