Momentos magnéticos localizados induzidos por vacâncias atômicas em flocos de dichalcogeneto de metal de transição
p Figura 1. A estrutura atômica e propriedades de transporte de PtSe 2 flocos. (a) Imagem de microscopia eletrônica de transmissão de varredura de campo escuro anular de alto ângulo de resolução atômica (HAADF-STEM) de um PtSe de poucas camadas 2 floco mostrando seu recurso de fase 1T e configuração de empilhamento A – A. (b) Resistência longitudinal de s3 em função da temperatura no gráfico logarítmico de 200 K a 2 K. (c) RMN isotrópica quando o campo magnético é aplicado no plano ab de PtSe 2 flake s3. A inserção mostra o diagrama esquemático das medições do magnetotransporte. θ rotula o ângulo entre o campo magnético e a corrente. (d) MR em várias temperaturas quando o campo magnético é perpendicular à corrente em s3. Crédito:Universidade de Pequim
p O surgimento de materiais bidimensionais (2-D) fornece uma excelente plataforma para explorar e modular propriedades físicas exóticas no limite 2-D, e tem impulsionado o desenvolvimento da física moderna da matéria condensada e dispositivos nanoeletrônicos. Entre várias propriedades físicas exóticas, O magnetismo 2-D é um dos tópicos mais importantes, que mostra potencial de aplicação em spintrônica. Nos últimos anos, pesquisadores descobriram uma série de materiais magnéticos 2-D intrínsecos, como CrI
3 , Fe
3 GeTe
2 , etc. No entanto, a maioria dos materiais magnéticos 2-D ainda descobertos são instáveis na atmosfera, o que limita uma investigação mais aprofundada e a aplicação do magnetismo 2-D. Portanto, a questão principal é como induzir o magnetismo em materiais 2-D estáveis ao ar. p Recentemente, Professor Wang Jian da Universidade de Pequim, em colaboração com o professor Duan Wenhui da Universidade Tsinghua, e o professor Zhang Yanfeng da Universidade de Pequim, detectaram momentos magnéticos localizados induzidos por vacâncias de Pt no dichalcogeneto de metal de transição PtSe
2 flocos, e revelou a origem e dependência da espessura do floco dos momentos magnéticos localizados. O artigo intitulado "Momentos magnéticos induzidos por vacâncias atômicas em flocos de dichalcogeneto de metal de transição" foi publicado online em
Materiais avançados . Professor Wang da Universidade de Pequim, O professor Duan da Universidade Tsinghua e o professor Zhang da Universidade de Pequim são os autores correspondentes deste artigo. Ge Jun, Luo Tianchuang na Universidade de Pequim, Lin Zuzhang na Universidade Tsinghua, e Shi Jianping da Wuhan University contribuíram igualmente para este trabalho (co-autores).
p PtSe
2 flocos com espessuras de 8-70 nm foram cultivados por deposição química de vapor (CVD), e sua alta qualidade cristalina foi confirmada por microscopia eletrônica de transmissão e difração de elétrons de área selecionada. Os pesquisadores ainda fabricaram PtSe
2 dispositivos de diferentes espessuras e estudou suas propriedades de transporte elétrico. A resistência longitudinal diminui com a diminuição da temperatura em regime de alta temperatura, que é o comportamento metálico típico. Interessantemente, em diminuir ainda mais a temperatura, a resistência longitudinal aumenta logaritmicamente e, em seguida, tende a saturar em temperaturas ultrabaixas.
p Figura 2. Interpretação teórica para o momento magnético local em PtSe 2 flocos. (a) Uma ilustração dos momentos magnéticos locais (denotados por setas vermelhas) e um defeito de vacância Pt (o círculo azul) colocado na camada superior. (b) Densidade eletrônica dos estados dos orbitais p dos três átomos de selênio vizinhos da vacância de Pt. (c) A energia de diferentes configurações magnéticas (rotuladas pelo ângulo β entre a direção do momento magnético e o eixo z), onde a energia zero corresponde à configuração magnética com momento magnético fora do plano (ou seja, β =0). Crédito:Universidade de Pequim
p Em baixas temperaturas, magnetorresistência isotrópica negativa (NMR) é detectada quando um campo magnético no plano é aplicado. Análises posteriores mostram que o aumento logarítmico da resistência longitudinal com a diminuição da temperatura e da RMN isotrópica tem origem no efeito Kondo. O conhecido efeito Kondo geralmente surge em um metal não magnético dopado com impurezas magnéticas, resultante da interação de troca entre os spins dos elétrons de condução do hospedeiro não magnético e as impurezas magnéticas. Contudo, os resultados da caracterização demonstraram que não há elementos magnéticos em PtSe
2 flocos.
p A origem dos momentos magnéticos localizados em PtSe
2 flocos é revelado por cálculos teóricos. Os defeitos de vacância de Pt são inevitáveis de surgir durante o crescimento do PtSe
2 flocos. As vacâncias de Pt resultam em uma distribuição assimétrica da maioria de spin ocupada e estados de minoria dos orbitais p dos três átomos de selênio vizinhos, finalmente dando origem aos momentos magnéticos localizados. Surpreendentemente, os momentos magnéticos observados parecem ser dependentes da espessura. Ao reduzir a espessura dos flocos, o momento magnético localizado se torna maior. Teoricamente, o momento magnético local na amostra é principalmente contribuído pelas vagas de Pt na superfície da amostra. Com a diminuição da espessura do PtSe
2 Floco, a proporção superfície-volume aumenta, levando a um aumento da proporção relativa de vagas de superfície. Como resultado, o momento magnético médio induzido por defeito aumenta com a diminuição da espessura, o que é consistente com as observações experimentais. Este trabalho fornece uma nova rota para a modulação do magnetismo na escala atômica em materiais 2-D não magnéticos, especialmente em materiais 2-D estáveis ao ar, e tem significado potencial no desenvolvimento da spintrônica e da informação quântica.
