Les propriétés électroniques et magnétiques inhabituelles des matériaux van der Waals (vdW), composé de plusieurs calques 2D « empilés », offrir un potentiel pour l'électronique future, y compris la spintronique.

Dans une étude récente, Les chercheurs de FLEET du RMIT ont découvert qu'un matériau candidat prometteur, Fe 3 GeTe 2 (FGT), correspond à la facture - à condition qu'il soit créé en couches de seulement 200 millionièmes de millimètre d'épaisseur.

Ce travail pionnier ouvre la voie à un nouveau champ de recherche, à savoir, Spintronique basée sur l'hétérostructure vdW.

Les matériaux vdW bidimensionnels sont des blocs de construction potentiels pour de nouveaux, électronique haute performance, électro-optique, et appareils photoniques.

Cependant, leur application en spintronique a été limitée car si peu de matériaux présentent les propriétés magnétiques requises.

Pour une considération sérieuse en spintronique, un métal ferromagnétique vdW avec des propriétés magnétiques dures et une boucle d'hystérésis presque carrée est indispensable. L'anisotropie magnétique perpendiculaire est également favorable.

Les chercheurs du RMIT de FLEET ont effectué des mesures d'effet Hall anormal sur un monocristal Fe 3 GeTe 2 (FGT) nanoflocons, résoudre les propriétés magnétiques souhaitées lorsque l'épaisseur de l'échantillon a été réduite à moins de 200 nm.

Les chercheurs étaient motivés pour étudier les propriétés améliorées du FGT à des épaisseurs atomiquement minces.

« FGT a longtemps été considéré comme un métal ferromagnétique vdW prometteur », explique l'auteur principal Cheng Tan. "Mais ses propriétés ferromagnétiques (un très petit rapport MR/MS et une coercivité à toutes les températures) suggèrent un potentiel limité en tant que bloc de construction pour les hétérostructures magnétiques vdW".

Cependant, ces propriétés dépendent fortement de la structure du domaine dépendant de l'épaisseur, et développé par épitaxie par faisceau moléculaire (MBE), Les films minces FGT à l'échelle d'une tranche ont des propriétés magnétiques améliorées.

"Nous avons donc réduit l'épaisseur et continué à mesurer, " explique Tan.

Les mesures par effet Hall sur des nanoflocons monocristallins FGT ont montré que les propriétés magnétiques dépendent fortement de l'épaisseur, et qu'en réduisant l'épaisseur à moins de 200 nm, les caractéristiques requises peuvent être atteintes, faisant de vdW FGT un métal ferromagnétique adapté à la spintronique basée sur l'hétérostructure de vdW.

D'autres chercheurs s'appuieront sur les résultats.

Pour mieux identifier d'autres matériaux candidats, les chercheurs ont développé un modèle généralisable pour les films minces ferromagnétiques vdW ou les nanoflocons, ce qui ouvrira de nouvelles voies de recherche pour ceux qui étudient l'existence possible d'un couplage magnétique entre les couches atomiques vdW.

"C'est excitant, travail de pionnier, " déclare Lan Wang, responsable du thème de recherche. " Et cela ouvre la voie à un nouveau domaine de recherche :la spintronique basée sur les hétérostructures vdW ".

Empilé avec d'autres nanoflocons vdW, Fe 3 GeTe 2 les nanoflocons pourraient être utilisés dans une variété de dispositifs présentant une magnétorésistance géante et une magnétorésistance à effet tunnel. Les dispositifs à couple de spin orbite et à transistors à effet de champ de spin sont d'autres possibilités.

La possibilité existe de concevoir et de fabriquer de nombreux dispositifs basés sur des aimants vdW. Par exemple, isolants topologiques 2-D magnétisants, ou empiler des métaux ferromagnétiques vdW pour les dispositifs à couple spin-orbite.

L'étude Propriétés magnétiques dures dans nanoflake van der Waals Fe 3 GeTe 2 , Publié dans Communication Nature en avril, a été présenté en avril Communication Nature Points saillants de la physique de la matière condensée des rédacteurs, choisi par La nature éditeur Yu Gong (matériaux magnétiques et spintronique).

En plus du financement du Centre d'excellence par l'Australian Research Council, la recherche a été soutenue par l'Institute for Information &Communications Technology Promotion (IITP), le programme de recherche en sciences fondamentales, et la National Research Foundation (NRF) de Corée.

FLOTTE &nanofabrication

Wang, Tan et Albarakati sont membres de FLEET, un centre de recherche financé par le gouvernement australien développant une nouvelle génération d'électronique à très basse consommation.

Les recherches de FLEET se situent à la limite de ce qui est possible en physique de la matière condensée. La nanofabrication de dispositifs fonctionnels sera la clé du succès du Centre, coordonné au sein de FLEET via la technologie habilitante B, dirigé par Lan Wang et reliant chacun des trois thèmes de recherche du Centre.

FLEET combine la force australienne en micro- et nanofabrication avec une expertise de pointe dans la fabrication d'hétérostructures van der Waals pour renforcer la capacité de fabrication avancée de dispositifs atomiquement minces.

Le groupe de Wang au RMIT a récemment développé des méthodes pour construire de telles structures à l'échelle nanométrique, requis pour obtenir un courant électrique à dissipation nulle, comprenant deux empilés, Semi-conducteurs 2-D.

Liés ensemble par les forces de van der Waals (vdW), et comprenant des jumeaux, disparate, couches atomiquement minces, de telles structures sont connues sous le nom d'hétérostructures de van der Waals.

Ces nanostructures sont essentielles au thème de recherche 1 de FLEET (matériaux topologiques) et au thème de recherche 2 (superfluides excitons).