Os ferromagnetos de Van der Waals (vdW) são os blocos de construção de dispositivos de heteroestrutura vdW, como heteroestruturas ferromagnéticas (FM)-antiferromagnéticas (AFM) vdW e heteroestruturas ferroelétricas FM vdW. Esses dispositivos de heteroestrutura vdW têm atraído muita atenção devido às suas aplicações promissoras na spintrônica moderna.
No entanto, o acoplamento de interface de uma heteroestrutura vdW é fraco devido ao grande gap vdW, o que impede o desenvolvimento desta área em expansão. A compreensão de como ajustar eletricamente o acoplamento de interface no dispositivo de heteroestrutura vdW permanece indefinida.

Recentemente, o professor Zheng Guolin, do laboratório de campo magnético alto dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências (CAS), em colaboração com o professor Lan Wang, da Royal Melbourne Institute of Technology University, estudou experimentalmente o acoplamento de interface em FePS₃ -Fe₅ GeTe₂ heteroestruturas de van der Waals via intercalações de prótons.

Esta é a primeira vez que os cientistas descobriram que o efeito de polarização de troca induzida pelo acoplamento da interface pode ser controlado eletricamente através de intercalações de prótons induzidas pelo portão, que fornecem uma maneira promissora de manipular o acoplamento da interface em muito mais heteroestruturas vdW.

Os resultados foram publicados recentemente em Nano Letters .

Nesta pesquisa, a equipe fabricou FePS₃ -Fe₅ GeTe₂ dispositivos de heteroestrutura vdW (com a espessura da camada FM Fe₅ GeTe₂ entre 12-18 nm) e mostrou que os efeitos de polarização de troca fraca abaixo de 20 K se desenvolveram devido ao acoplamento magnético da interface.

No entanto, quando eles colocaram os dispositivos de heteroestrutura nos condutores de prótons sólidos, a temperatura de bloqueio (onde o efeito de polarização de troca desapareceu) foi aumentada para 60 K. Além disso, o efeito de polarização de troca observado pode ser eletricamente ligado e desligado devido às intercalações ou desintercalações dos prótons sob uma tensão de porta.

Curiosamente, as propriedades magnéticas do Fe₃ superior GeTe₂ camada - incluindo coercividade, resistividade Hall anômala e temperatura de Curie - não mudou durante todo o processo de gating, revelando que a intercalação de prótons tem um impacto muito limitado na camada FM.

Outros cálculos teóricos baseados na teoria do funcional da densidade demonstraram que as intercalações de prótons afetaram principalmente o acoplamento magnético na interface, bem como as configurações magnéticas na camada AFM, levando a um efeito de polarização de troca ajustável por porta. + Explorar mais

Manipulando o acoplamento magnético entre camadas em heteroestruturas de van der Waals