p Esquema mostrando (à esquerda) a estrutura do dispositivo, com imagem ótica do CrCl 3 / Fe 3 GeTe 2 heteroestrutura no topo dos contatos Pt Hall mostrados na inserção. (À direita) Loops Rxy ~ H mostrando o resultado experimental dos testes feitos na estrutura do dispositivo usando dois tipos de materiais - Fe individual 3 GeTe 2 (30 nm) e CrCl 3 (15 nm) / Fe 3 GeTe 2 (30 nm) heteroestrutura, ambos medidos a uma temperatura de 2,5 K. O gráfico para Fe 3 GeTe 2 (painel superior) é simétrico em relação ao ponto zero ao longo do eixo H. Em contraste, o gráfico para o CrCl 3 / Fe 3 GeTe 2 a heteroestrutura (painel inferior) muda para a esquerda, indicando um viés de câmbio. Crédito:Nano Cartas
p Cientistas do NUS descobriram o fenômeno do viés de troca em van der Waals CrCl
3 / Fe
3 GeTe
2 heteroestruturas. O fenômeno de polarização de troca tem uma série de aplicações em sensores magnéticos e cabeças de leitura magnética, que não foi relatado em heteroestruturas de van der Waals antes. p O efeito de polarização de troca se manifesta como uma mudança do ciclo de histerese para a direção negativa ou positiva em relação ao campo aplicado. O mecanismo é geralmente atribuído a uma fixação unidirecional de um ferromagneto (FM) por um antiferroímã adjacente (AF). Portanto, em comparação com um único ferromagneto (camada livre) sem tal fixação unidirecional, um sistema AF / FM com polarização de troca adequadamente projetado (camada fixada) tem uma direção de magnetização preferida e um campo de comutação relativamente alto. Assim, um dispositivo que consiste em uma camada fixada e uma camada livre, com um espaçador, pode servir como um sensor para a direção e força do campo magnético. O dispositivo terá dois estados de memória distintos ("1" e "0") definidos pela magnetização na camada livre, paralela ou antiparalela à camada fixada. Tal dispositivo, bem conhecidas como válvulas de spin e junções de túnel magnético, estão sendo amplamente incorporados em tecnologias de memória, como mídia de armazenamento, sensores de leitura, e memória magnética de acesso aleatório.
p O efeito de polarização de troca foi replicado em uma ampla gama de interfaces AF / FM, por exemplo, as bicamadas de metal IrMn / NiFe amplamente utilizadas em cabeçotes de leitura comerciais. Se esses sistemas de bicamada AF / FM forem feitos de heteroestruturas magnéticas de van der Waals que exibem efeito de polarização de troca, pode ser benéfico para os dispositivos se aproximarem de dimensões atomicamente finas e serem mais flexíveis.
p Uma equipe liderada pelo Prof Andrew Wee, Departamento de Física e Centro de Materiais 2-D Avançados, NUS, descobriu a presença do efeito de viés de troca em CrCl esfoliado mecanicamente
3 / Fe
3 GeTe
2 , uma heteroestrutura de van der Waals. Os pesquisadores fabricaram um dispositivo de teste transferindo flocos finos de CrCl
3 e Fe
3 GeTe
2 em um SiO
2 / Si substrato. O valor medido do campo polarizado para o dispositivo de teste é superior a 50 mT (a uma temperatura de 2,5 K). Isso é comparável aos valores relatados em multicamadas metálicas AF / FM com polarização de troca convencional. Além disso, o campo polarizado é altamente ajustável e pode ser ajustado alterando o processo de resfriamento do campo e a espessura da heteroestrutura. A equipe de pesquisa também propôs um modelo teórico explicando que as configurações de spin em CrCl
3 desempenha um papel crucial no efeito do viés de troca na heteroestrutura.
p "Nossa observação é de imensa importância, pois valida a existência do efeito de viés de troca em uma interface 2-D de van der Waals, que aborda uma questão fundamental na comunidade de pesquisa 2-D, "disse o professor Wee.
p O trabalho é uma colaboração com o Prof Zhang Wen da Northwestern Polytechnical University, China (um ex-pesquisador do grupo do Prof Wee) e Prof Zhai Ya da Southeast University, China.
p Próximo, a equipe tem como objetivo incorporar tais heteroestruturas em dispositivos funcionais flexíveis, com uma espessura bastante reduzida e uma temperatura de trabalho aumentada.
