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二維巡游鐵磁體磁性調(diào)控新思路

二維巡游鐵磁體磁性調(diào)控新思路

二維磁性材料因具有易調(diào)控、方便集成的優(yōu)點在自旋電子學領域具有重要應用前景。為了提高二維鐵磁性體的居里溫度和高溫穩(wěn)定性，通常采用構造異質(zhì)結的手段來增強其磁性。然而，異質(zhì)結對材料表面的占用限制了其在復雜電子學器件中的應用。為解決這一問題，本工作通過深入研究二維巡游鐵磁體（Fe3GeTe2）及其異質(zhì)結的面內(nèi)及面間磁相互作用規(guī)律，提出了一種“局部調(diào)控整體”的器件設計思想，為未來器件結構設計提供了一種新的方案。
二維巡游鐵磁體Fe3GeTe2因具有較高的居里溫度、強的磁晶各項異性及內(nèi)稟鐵磁性，在自旋閥、自旋軌道矩、斯格明子等領域具有重要應用前景。為了在提高二維Fe3GeTe2晶體居里溫度和鐵磁穩(wěn)定性的同時釋放異質(zhì)結對材料表面的占用，本工作系統(tǒng)研究了反鐵磁/鐵磁異質(zhì)結對異質(zhì)結區(qū)域和非異質(zhì)結區(qū)域的鐵磁增強特性。結果表明，當Fe3GeTe2處于單疇態(tài)時，僅在2%的Fe3GeTe2表面上構造異質(zhì)結即可顯著增強全部Fe3GeTe2區(qū)域的鐵磁性，當不同厚度Fe3GeTe2相互耦合時，各個厚度區(qū)域的樣品均具有相同的矯頑場。

二維反鐵磁體MPX3（M=Fe，Mn; X= S, Se）對Fe3GeTe2的鐵磁調(diào)控作用

第一部分的探索性實驗如上圖所示分為兩個階段。第一階段，首先對厚度約24 nm的FGT薄片進行磁性表征；第二階段向FGT上方轉(zhuǎn)移一層約13 nm厚度的MPS（MnPS3），并再次測試被MPS覆蓋和未覆蓋區(qū)域的磁性。結果表明，覆蓋了MPS之后，覆蓋和未覆蓋區(qū)域的磁性均受到了相同程度的調(diào)制。
非局域調(diào)控現(xiàn)象的作用范圍探索
進一步，為了探究此長程調(diào)控方法的距離限制，作者在一片面積約2000平方微米的FGT樣品上轉(zhuǎn)移了一片約40平方微米面積的MPS薄膜，其面積比達到了50：1，結果表明，仍然獲得了顯著的長程調(diào)制效果。

通過形成多重界面對Fe3GeTe2進行非局部磁性調(diào)控
多重調(diào)控的可能性也經(jīng)過了實驗驗證，如上圖所示。通過逐步向FGT薄膜上轉(zhuǎn)移反鐵磁層，能夠?qū)ζ浯判赃M行連續(xù)調(diào)控。

電流對Fe3GeTe2進行非局部磁性調(diào)控
本研究結果不僅拓展了對二維巡游鐵磁體鐵磁耦合特性的認知，也為其在未來器件設計中的應用提供了一種新的調(diào)控自由度。
需要指出的是，本文長程磁性調(diào)控的發(fā)現(xiàn)，與其選擇的探測手段密切相關。使用磁光手段來研究二維材料磁性的優(yōu)勢在于兩點：其一，磁光克爾的測量手段非接觸，對樣品無損傷。因此，它允許研究者重復多次原位測試，例如文中的多次轉(zhuǎn)移樣品之后進行原位測試；其二，磁光克爾測量手段具有微米級的空間分辨能力，這是本文得以對長程磁性調(diào)控現(xiàn)象進行深入研究并得到可靠結論的關鍵。
 目前北京卓立漢光儀器有限公司與本文作者戴宏偉博士所在湖北眾韋光電科技有限公司基于共同的理念和目標，決定在磁光設備領域開展深入合作。合作旨在為廣大國內(nèi)外用戶在MOKE和RMCD等相關磁光設備上提供相應的標準系統(tǒng)與搭建協(xié)助。
我們將致力于為用戶提供更加穩(wěn)定、可靠、高效的磁光設備標準系統(tǒng)，并提供全面的搭建協(xié)助和技術支持。誠摯地歡迎產(chǎn)品垂詢，共同探索磁光技術的未來可能。

作者簡介

戴宏偉，華中科技大學電氣碩士，光學博士。目前就職于湖北眾韋光電科技有限公司，在微區(qū)成像、共聚焦PL/Raman、熒光壽命、微區(qū)磁光克爾等系統(tǒng)設計和應用上具有豐富的經(jīng)驗，在國際期刊《ACS NANO》 、《ACS Applied Materials & Interfaces》、《Advanced Electronic Materials》等期刊發(fā)表多篇論文。

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