《Nature Communications》发表物理学院二维磁性材料研究成果

作者: 时间:2021-02-08 点击数:

二维(2D)层状材料由于具有出色的电学,机械,热和光学特性,引起了多领域科研人员的广泛兴趣。近年来,二维铁磁范德华材料的发现为探索和理解材料的自旋行为和构建新型自旋器件提供了一个理想平台。同时铁磁二维范德华材料是研究磁有序的临界行为和维度相关的磁性行为等物理现象的理想平台。迄今为止,2D磁性材料的合成主要集中在分子束外延生长(MBE)法和微机械剥离法。这两种方法合成材料的成本高且产量低,限制了二维磁性材料的实际应用。与此同时,目前开发的二维磁性材料稳定性较差,极易在空气中退化;材料的合成生长机制不清;层数依赖的磁学性质不确定等。因此,发展一种高效的,层数可控的合成二维磁性材料的方法至关重要。

鉴于此,我院博士生孟令佳在导师王金良教授与材料学院宫勇吉教授的指导下在二维磁性材料的合成和磁性性能的研究中取得进展。通过与理论密切结合,该研究团队开发了一种利用化学气相沉积(CVD)法可控合成具有空气稳定性的2D金属型1T-CrTe2晶体,并研究了该材料层数依赖的磁性性能。该团队首次在CVD合成的层状材料上观测到了反常霍尔效应(长程铁磁序),并实现了1T-CrTe2晶体的层数可控合成。与此同时,该团队发现:随着1T-CrTe2的厚度从几十纳米减小到几纳米时,易磁化轴由面内变为面外。随着材料的厚度自130.0 nm减小到7.6 nm,居里温度单调递增。理论计算表明,二维条件下库伦屏蔽作用弱化进而引起材料磁学性质的改变。该工作为CVD可控合成二维磁性材料铺平了道路,同时开发了一种新的二维层状磁性材料。工作于2021年2月5日以“Anomalous thickness dependence of Curie temperature in air-stable two-dimensional ferromagnetic 1T-CrTe2 grown by chemical vapor deposition”为题在线发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。北航物理学院博士生孟令佳为本文第一作者。


论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-021-21072-z

https://doi.org/10.1038/s41467-021-21072-z

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