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正在电学、光学、自旋电子学等范畴拥有庞大的

2019-10-13  

  新加坡国立大学黄载贤团队操纵束外延制备了 1T相的单层 VSe2,并操纵超导量子仪取 XMCD 相连系的手段,发觉正在单层 VSe2中存正在自旋阻错的形态,从而发生了良多简并基态并了磁有序的发生。然而这种长程磁无序的形态并非不克不及被降服,一个很小的扰动就有可能打破简并,惹起磁有序。团队通过 3d过渡金属钴(Co)取 VSe2的界面杂合,出单层 VSe2中的铁磁性,并获得 0.4 个玻尔磁子的单元磁矩,接近于理论值(绝对零度下 0.6 个玻尔磁子)。取此同时,界面的杂合也导致 VSe2取 Co 之间构成了反铁磁耦合,并伴跟着 Co 磁矩的下降。该工做初次展现了通过 3d过渡族金属的界面杂合,单层 VSe2从磁无序到长程有序的一个改变;同时也从侧面,单层 VSe2虽不具备本征磁性,却处于磁性相变的边缘。

  章文博士结业于荷兰Twente大学,现为新加坡国立大学研究员。研究乐趣集中正在自旋电子学及纳米磁性,出格是操纵同步辐射XMCD 及相关手艺摸索微不雅磁性,颁发SCI论文逾50篇。曾获英国海外研究生基金打算(ORSAS) 及中国国度天然科学基金(NSFC) 青年项目,也掌管过数次正在英美等地的同步辐射课题。参取多项国际研究项目,如英国工程取物理科学研究委员会(EPSRC) 和科技设备委员会(STFC) 基金、新加坡教育部Tier2基金。担任Adv. Mater、ACS Nano等审稿人,及NSFC通信评审。

  这些近期颁发正在ACS Nano[1]和Advanced Materials[2]上,第一做者别离为新加坡国立大学黄载贤传授团队的研究员章文博士和黄炳钧博士。

  黄炳钧博士本科结业于理工大学,博士结业于英国York大学。他曾是荷兰Twente大学的博士后和玛丽居里学者,现为新加坡国立大学先辈二维材料核心的资深研究员。研究乐趣次要为自拆卸搭建超高实空发展系统(本文所引见的二维材料即由黄博士正在国大设想搭建)、外延自旋电子材料、二维层状材料等。现已颁发SCI论文逾50篇,也参取了欧盟、中国、荷兰及新加坡等地的国际研究项目。同时为Advanced Materials, ACS Nano等审稿人,以及意大利MIUR研究基金的专家评审。

  做为二维材料家族的一大主要分支,过渡金属二硫族化合物()因其品种的多样性、可调的本征带隙、高载流子迁徙率、取光场的强彼此感化、较强的内禀自旋-轨道耦合等特征,正在电学、光学、自旋电子学等范畴具有庞大的使用前景。做为的一种,VSe2因为其丰硕的电子特征、特别是成为量子磁体的潜力而备受关心。然而,关于其二维磁性的争议一曲很大。Batzill小组通过保守的磁性丈量手段——振动样品磁强计及磁光克尔效应——得出单层VSe2具有铁磁性的结论,然而这些丈量手段并不克不及确保磁性来历必然是本征;同时,他们测出的15个玻尔磁子的超大单元磁矩也取理论计较值相距甚远。另一方面,King小组操纵XMCD丈量看到,即便正在10 K低温取9 T大下单层VSe2都没有展示出铁磁性;因为XMCD具有元素分辩的劣势,能测到的磁性必然来历于V元素本身,该成果也成为单层VSe2不具备本征铁磁性的佐证。那么,单层VSe2中的自旋是若何陈列的呢?若是不具备长程磁有序,其磁性能否能够被调控出来呢?

  除了正在根本研究方面,该项工做正在现实使用上也具有主要意义:(1)Co/VSe2界面的制备具有干净、无污染的劣势,确保了本征磁性和界面效应的研究不受杂质所干扰。正在目前尝试报导的“铁磁/”界面中,凡是 层都是用化学气相堆积发展、或是间接机械剥离被转移到衬底上去的,因此取铁磁金属构成界面的过程无法都正在实空中进行,也就无法界面的干净。而国大团队正在超高实空下为束外延的VSe2镀上一层Se做为层,这层Se正在接下来Co的实空发展时只需先稍稍加温至200摄氏度即可被轻松去除,为确保Co/VSe2界面的供给了保障。该方式可被普遍的使用到各类相关的界面中。(2)单层 VSe2中磁性的为其正在自旋电子学中的使用打下了根本,同时也为实现磁性二维异质结、进一步降低自旋电子器件的维度和尺寸供给了可能性。铁磁金属取二维材料构成的异质结中丰硕的磁性和层间彼此感化也推进了自旋电子器件的进一步成长。

  是当下的研究热点,其原子级的厚度、优秀的机械强度、奇特的材料布局和电子输运特征使其正在光电器件、新能源电池、柔性可穿戴电子设备等范畴具有普遍的使用潜力。出格的,寻找具有本征磁性的二维材料被认为是将其使用于自旋电子器件的环节。比拟于保守的电子器件,自旋电子器件具有非易失性、能耗低、响应快以及存储密度高档诸多长处,为后摩尔定律时代的器件研发供给了一个主要的思。理论上早已预测单层二硒化钒(VSe

  黄载贤传授现任新加坡国立大学副校长、新加坡科学院院长、国大物理系概况科学尝试室从任、亚太材料学院院士。黄传授的研究范畴涵盖概况取纳米科学、扫描地道显微镜,以及针对“/衬底”界面、石墨烯及相关纳米材料的同步辐射研究,颁发逾 500 篇受国际承认的科学论文。黄传授为多份学术期刊担任编委,自 2011 年起出任ACS Nano副从编。2006 年获颁英国新加坡科学合做伙伴,随后正在 2008 年获新加坡物理学会颁布总统勋章,2015 年获新加坡国立大学精采科学家。

  图1.(a-c) 单层VSe2:扫描地道显微镜图片显示,长正在石墨(HOPG)衬底上的单层VSe2(淡紫色)厚度约为7 Å (a),且具有√3 x √7 和 √3 x 2的电荷密度波 (b)。正在如许的二维三角晶格中,相邻的三个自旋无法同时满脚肆意两个之间都是反平行陈列的形态,从而导致了自旋阻错的呈现。(d-f) 操纵XMCD证明“ Co/单层VSe2”界面的磁相变:圆极化的X射线°角入射界面 (d),通过全电子产额(total electron yield, TEY)模式别离采集到 Co(上)和V(下)元素L边的XMCD谱 (e)。跟着Co原子层的添加,V的XMCD信号也逐步加强,申明V的磁性逐步被出;其强度也跟着温度下降而加强,是典型的铁磁行为之一;Co取V 的L3峰标的目的相反,表白Co取VSe2的自旋呈反平行陈列,取Co和V元素的磁畅回线(f)相分歧。

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