Lan Wang lidera a tecnologia de habilitação B da FLEET, que abrange todos os três temas de pesquisa. Crédito:FLEET
As propriedades eletrônicas e magnéticas incomuns dos materiais van der Waals (vdW), composto de muitas camadas 2-D 'empilhadas', oferecem potencial para a eletrônica do futuro, incluindo spintrônica.
Em um estudo recente, Pesquisadores da FLEET na RMIT descobriram que um material candidato promissor, Fe 3 GeTe 2 (FGT), se encaixa na conta - desde que seja criado em camadas de apenas 200 milionésimos de milímetro de espessura.
Este trabalho pioneiro abre caminho para um novo campo de pesquisa, nomeadamente, spintrônica baseada em heteroestrutura vdW.
Materiais bidimensionais vdW são blocos de construção potenciais para novos, eletrônica de alto desempenho, eletro-ótica, e dispositivos fotônicos.
Contudo, sua aplicação em spintrônica tem sido limitada porque poucos materiais exibem as propriedades magnéticas necessárias.
Para consideração séria em spintrônica, um metal ferromagnético vdW com propriedades magnéticas duras e um loop de histerese quase quadrado é indispensável. A anisotropia magnética perpendicular também é favorável.
Os pesquisadores RMIT da FLEET realizaram medições de efeito Hall anômalas em Fe de cristal único 3 GeTe 2 (FGT) nanoflakes, resolver as propriedades magnéticas desejadas quando a espessura da amostra foi reduzida para menos de 200 nm.
Os pesquisadores foram motivados a investigar as propriedades aprimoradas do FGT em espessuras atomicamente finas.
"O FGT há muito é considerado um metal ferromagnético vdW promissor", explica o autor principal, Cheng Tan. "Mas suas propriedades ferromagnéticas (uma razão MR / MS muito pequena e coercividade em todas as temperaturas) sugeriram potencial limitado como um bloco de construção para heteroestruturas magnéticas vdW".
Contudo, essas propriedades dependem fortemente da estrutura de domínio dependente da espessura, e epitaxia de feixe molecular (MBE) crescido, os filmes finos FGT em escala de wafer têm propriedades magnéticas aprimoradas.
"Então, reduzimos a espessura e continuamos medindo, "explica Tan.
As medições do efeito Hall em nanoflocos FGT de cristal único mostraram que as propriedades magnéticas são altamente dependentes da espessura, e que reduzindo a espessura para menos de 200 nm, as características necessárias podem ser alcançadas, tornando vdW FGT um metal ferromagnético adequado para spintrônica baseada em heteroestrutura vdW.
Outros pesquisadores desenvolverão os resultados.
Para identificar melhor outros materiais candidatos, os pesquisadores desenvolveram um modelo que pode ser generalizado para filmes finos ferromagnéticos vdW ou nanoflocos, que abrirá novos caminhos de pesquisa para aqueles que estudam a possível existência de acoplamento magnético entre camadas atômicas vdW.
"É emocionante, trabalho pioneiro, "diz o líder do tema de pesquisa Lan Wang." E abre o caminho para um novo campo de pesquisa:spintrônica baseada em heteroestruturas vdW ".
Empilhados com outros nanoflakes vdW, Fe 3 GeTe 2 nanoflakes podem ser usados em uma variedade de dispositivos exibindo magnetorresistência gigante e magnetorresistência de tunelamento. O torque da órbita de rotação e os dispositivos de transistor de efeito de campo de rotação são outras possibilidades.
Existe a oportunidade de projetar e fabricar muitos dispositivos baseados em ímãs vdW. Por exemplo, magnetizando isoladores topológicos 2-D, ou empilhamento de metais ferromagnéticos vdW para dispositivos de torque spin-orbit.
O estudo Propriedades magnéticas duras em nanofloco van der Waals Fe 3 GeTe 2 , publicado em Nature Communications em abril, foi apresentado em abril Nature Communications Destaques da física da matéria condensada dos editores, Escolhido por Natureza editor Yu Gong (materiais magnéticos e spintrônica).
Além do financiamento do Centro de Excelência pelo Australian Research Council, pesquisa foi apoiada pelo Instituto de Promoção de Tecnologia de Informação e Comunicação (IITP), o Programa de Pesquisa Científica Básica, e a Fundação Nacional de Pesquisa (NRF) da Coréia.
FROTA e nanofabricação
Wang, Tan e Albarakati são membros da FLEET, um centro de pesquisa financiado pelo governo australiano que desenvolve uma nova geração de eletrônicos de ultra-baixa energia.
A pesquisa da FLEET situa-se no limite do que é possível na física da matéria condensada. A nanofabricação de dispositivos funcionais será a chave para o sucesso do Centro, coordenado dentro da FLEET por meio da tecnologia de habilitação B, liderado por Lan Wang e vinculando cada um dos três temas de pesquisa do Centro.
A FLEET combina a força australiana em micro e nanofabricação com experiência líder mundial na fabricação de heteroestruturas de van der Waals para desenvolver a capacidade de fabricação avançada de dispositivos atomicamente finos.
O grupo de Wang na RMIT desenvolveu recentemente métodos para construir tais estruturas em nanoescala, necessário para atingir a corrente elétrica de dissipação zero, compreendendo dois empilhados, Semicondutores 2-D.
Unidos por forças de van der Waals (vdW), e compreendendo gêmeos, desigual, camadas atomicamente finas, tais estruturas são conhecidas como heteroestruturas de van der Waals.
Essas nanoestruturas são fundamentais para o tema de pesquisa 1 (materiais topológicos) da FLEET e o tema de pesquisa 2 (superfluidos de excitons).
