Een Chinees-Australische samenwerking heeft voor het eerst aangetoond dat interlayer-koppeling in een van der Waals (vdW) -materiaal grotendeels kan worden gemoduleerd door een protonische poort, die protonen injecteert in apparaten van een ionische vaste stof.
De ontdekking opent de weg naar opwindend nieuw gebruik van vdW-materialen, met het inbrengen van protonen een belangrijke nieuwe techniek, die nu beschikbaar is voor de bredere 2D-gemeenschap voor materiaalonderzoek.
De studie werd geleid door FLEET-onderzoekers van RMIT, in een voortdurende samenwerking met FLEET-partnerorganisatie High Magnetic Field Laboratory, Chinese Academy of Sciences (CAS).
Afstemming tussenlaagkrachten in van der Waals-materialen
Van der Waals-materialen, waarvan grafiet de bekendste is, zijn gemaakt van vele 2D-lagen die bij elkaar worden gehouden door zwakke, elektrostatische krachten.
Afzonderlijke lagen vdW-materialen kunnen afzonderlijk worden geïsoleerd, zoals de beroemde Scotch-tape-methode voor het produceren van grafeen, of gestapeld met andere materialen om nieuwe structuren te vormen.
“Maar dezelfde zwakke tussenlaagkrachten die vdW-materialen zo gemakkelijk scheiden, beperken ook de toepassingen van deze materialen in toekomstige technologie”, legt de eerste auteur van het onderzoek, FLEET Research Fellow Dr. Guolin Zheng, uit.
Sterkere tussenlaagkoppeling in vdW-materialen zou het potentiële gebruik in apparaten met hoge temperaturen aanzienlijk vergroten met behulp van een quantum anomaal Hall-effect en in 2D multiferroics.
De nieuwe door RMIT geleide studie toonde aan dat koppeling in een vdW-materiaal, Fe3GeTe2 (FGT) nanoflakes, kunnen grotendeels worden gemoduleerd door een protonische poort.
Met de toename van de protonen tussen lagen neemt de magnetische koppeling tussen de lagen toe.
“Het meest opvallende is dat met meer protonen die in FGT-nanovlokken zijn ingebracht bij een hogere gate-spanning, we een zelden geziene nulveld gekoelde uitwisselingsbias met zeer grote waarden waarnamen”, zegt medeauteur A / Prof Lan Wang.
De succesvolle realisatie van zowel veldgekoelde als nulveld gekoelde uitwisselingsbias in FGT impliceert dat de tussenlaagkoppeling grotendeels kan worden gemoduleerd door poortgeïnduceerde protoninsertie, waardoor de weg wordt geopend naar vele toepassingen van vdW-materialen die een sterke interfacekoppeling vereisen.
“Gate-tuned tussenlaag koppeling in van der Waals Ferromagnet Fe3GeTe2 Nanoflakes “werd gepubliceerd in APS Fysieke beoordelingsbrieven in juli 2020.
Guolin Zheng et al. Gate-tuned tussenlaag koppeling in van der Waals Ferromagnet Fe3GeTe2 Nanoflakes, Fysieke beoordelingsbrieven (2020). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.047202
Fysieke beoordelingsbrieven
Aangeboden door FLEET