Les ferromagnétiques de Van der Waals (vdW) sont les éléments constitutifs des dispositifs à hétérostructure vdW tels que les hétérostructures vdW ferromagnétiques (FM)-antiferromagnétiques (AFM) et les hétérostructures vdW FM-ferroélectriques. Ces dispositifs à hétérostructure vdW ont attiré beaucoup d'attention en raison de leurs applications prometteuses dans la spintronique moderne.

Cependant, le couplage d'interface d'une hétérostructure vdW est faible en raison du grand écart vdW, ce qui entrave le développement de cette zone en plein essor. La compréhension de la façon de régler électriquement le couplage d'interface dans le dispositif à hétérostructure vdW reste insaisissable.

Récemment, le professeur Zheng Guolin du laboratoire de champ magnétique élevé des instituts Hefei des sciences physiques de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec le professeur Lan Wang de l'Université royale de technologie de Melbourne, a étudié expérimentalement le couplage d'interface dans FePS₃ -Fe₅ GeTe₂ hétérostructures de van der Waals via des intercalations de protons.

C'est la première fois que des scientifiques découvrent que l'effet de polarisation d'échange induit par le couplage d'interface peut être contrôlé électriquement via des intercalations de protons induites par la grille, qui offrent un moyen prometteur de manipuler le couplage d'interface dans de nombreuses autres hétérostructures vdW.

Les résultats ont été récemment publiés dans Nano Letters .

Dans cette recherche, l'équipe a fabriqué FePS₃ -Fe₅ GeTe₂ Dispositifs à hétérostructure vdW (avec l'épaisseur de la couche FM Fe₅ GeTe₂ entre 12 et 18 nm) et a montré que les faibles effets de polarisation d'échange en dessous de 20 K se développaient en raison du couplage magnétique de l'interface.

Cependant, lorsqu'ils ont placé les dispositifs à hétérostructure sur les conducteurs de protons solides, la température de blocage (où l'effet de polarisation d'échange a disparu) a été augmentée jusqu'à 60 K. De plus, l'effet de polarisation d'échange observé peut être électriquement commuté "ON" et "OFF" dues aux intercalations ou désintercalations des protons sous une tension de grille.

Fait intéressant, les propriétés magnétiques du top Fe₃ GeTe₂ couche - y compris la coercivité, la résistivité Hall anormale et la température de Curie - n'a pas changé pendant tout le processus de déclenchement, révélant que l'intercalation de protons a un impact très limité sur la couche FM.

D'autres calculs théoriques basés sur la théorie fonctionnelle de la densité ont démontré que les intercalations de protons affectaient principalement le couplage magnétique à l'interface ainsi que les configurations magnétiques dans la couche AFM, conduisant à un effet de polarisation d'échange accordable par la grille. + Explorer plus loin

Manipulation du couplage magnétique intercouche dans les hétérostructures de van der Waals