张远波团队在《自然》主刊发文,发现新型磁性二维材料
发布时间: 2018-10-23     文章作者:     访问次数: 964

自2004年发现石墨烯以来,二维材料的研究已经开始进入科学家领域。到目前为止,研究人员已经发现了至少数十种具有不同特性的二维材料,包括绝缘体,半导体和金属。最近,我们的团队张元波教授在二维磁性材料领域取得了重大突破。——发现了一种新型的磁性二维材料Fe3GeTe2,它为研究二维巡航磁场提供了一种新的理想系统。此外,通过锂离子嵌入调节,研究团队在Fe3GeTe2薄层中获得了高于室温的铁磁转变温度,为未来开发超高密度,栅极电压可调和室温可用的磁电子器件提供了条件。基于这种材料。新的可能性。 TR

10月22日(伦敦时间),该研究发表在国际顶级学术期刊《二维铁锗碲中栅压调控的室温铁磁性》(自然界)《自然》(“二维Fe3GeTe2中的栅极可调室温铁磁性”)。我科张元波教授是论文发表的作者。我是2016年博士生邓玉军和博士后余一军的共同第一作者。 TR 的一种新材料:新型磁性二维材料Fe3GeTe2

随着石墨材料单原子层——石墨烯的成功分离,正式提出了二维材料的概念。由仅一层碳原子组成的片,这是石墨烯。作为石墨烯的二维材料,相应的母材是石墨,即,通过层间范德华相互作用堆叠二维材料的层状材料。自20世纪70年代以来,由于在电荷密度波,超导电性和锂电池领域的研究,层状材料引起了很多关注。分层材料中的最小单位——,单层——,准备用于研究,就像我们打开一本书并仔细研究其中一个页面一样。对二维材料的深入研究不仅可以帮助我们揭开这些分层基质材料的神秘面纱,而且还可以发现三维系统中不存在的物理特性。更重要的是,二维材料的所有原子都暴露在表面上,并且未隐藏的“主体”部分比三维主体材料更容易调节。

近年来,磁性二维材料已成为一个新的研究热点。在最新的相关研究中,研究人员使用绝缘层状磁性材料Cr2Ge2Te6和CrI3作为研究对象,并光学检测材料中的二维磁性。然而,这些材料都是绝缘的,并且铁磁转变温度远低于室温,这是电子器件制备和应用的一大障碍。

在以往的研究基础上,张元波的团队使用金属层状材料作为研究对象。经过两年的探索和连续实验一年,最终获得了新的二维磁性材料Fe3GeTe2。张元波的团队实验发现,单层Fe3GeTe2在低温下仍然具有铁磁长程序和面外磁各向异性。更重要的是,张元波团队利用自己开发的技术在锂离子中插入一层薄薄的Fe3GeTe2,使样品的铁磁转变温度提高到室温以上,这使得制造电子器件成为可能。未来。

一个新的想法:一种新的样本解理方法

在二维材料领域中,传统的胶带切割方法是制备单层切割层状材料的常用方法。学术界十多年来一直使用的磁带切割方法非常有效,但它也非常简单和原始,具有不可避免的缺陷。以这种方式,几乎没有可以裂解的材料并且裂解能力是有限的。对于研究团队来说,要研究单层二维磁性材料,甚至进一步扩展到许多其他未知的二维材料,它是突破传统方法探索新路径的唯一途径。

经过艰难的探索和不断的实验,张元波终于开发了一种新的样品切割方法。——通过使用氧化铝和Fe3GeTe2之间的强粘附力和大的接触面积来制备单层样品。该方法制备效率高,解理能力强,为有效裂解Fe3GeTe2裂解困难的其他层状材料提供了新的方法和研究思路。正是新裂解方法的发现使研究团队能够进一步研究这种磁性二维材料的电输运特性。

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a:单层Fe3GeTe2的原子结构。

b:使用氧化铝的新机械裂解方法的示意图。

c:Fe3GeTe2在厚度和温度方面的相图。

d:室温下Fe3GeTe2薄层的磁性。

据张元波介绍,本研究中发现的新型磁性二维材料Fe3GeTe2将为科学家提供一种可能性,使其能够开发出基于这种材料的超高密度,栅极电压可调和室温可用的磁电子器件。未来。发现的二维材料裂解方法将为二维材料的未来研究开辟新的思路。

“基础研究不是以应用为导向,而是探索各种可能性。新材料和新的物理特性是我们研究的出发点。”张元波说。对于研究团队来说,未来有更多的可能性等待他们发​​现和探索。

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