Studie ontdekt niet-wederkerig antisymmetrisch transportgedrag in natuurlijk ferromagnetisch materiaal van der Waals

Volgens een studie gepubliceerd in ACS Nanoheeft een onderzoeksteam een ​​nieuwe niet-wederkerige antisymmetrische magnetoweerstand en een onconventioneel Hall-effect onthuld in een tweedimensionale (2D) van der Waals (vdW) ferromagnetische Fe_5xGeTe₂die afkomstig kan zijn van de asynchrone magnetisatieschakeling van de magnetische domeinen.

2D-ferromagneten met hoge Curie-temperaturen bieden een rijk platform voor het verkennen van de exotische fenomenen van 2D-magnetisme en het potentieel van spintronische apparaten. Als typisch gelaagd ferromagnetisch materiaal is Fe_5xGeTe₂ heeft intensieve aandacht getrokken vanwege de hoge Curietemperatuur. Vanwege de complexe magnetische grondtoestand en magnetische domeinen is er echter nog steeds een gebrek aan grondig begrip van het transportgedrag gerelateerd aan de rooster- en domeinstructuren.

In dit werk synthetiseerden de onderzoekers onder leiding van prof. Tian Mingliang van de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen hoogwaardige enkele kristallen van het ferromagnetische Fe op kamertemperatuur_5xGeTe₂ en systematisch de magnetotransporteigenschappen ervan gemeten. In bulkmonsters van Fe_5xGeTe₂laten de resultaten zien dat een magnetische, gemakkelijke as overschakelt van richting in het vlak naar richting buiten het vlak naarmate de temperatuur daalt.

Om de wisselwerking tussen de magnetische structuur en magnetotransporteigenschappen verder te onderzoeken, heeft Fe_5xGeTe₂ nanosheets met diktes variërend van 7 nm tot 50 nm werden verkregen door mechanische exfoliatie.

“Naarmate de dikte van het monster afnam, veranderde het magnetische transportgedrag van het opgesloten Fe_5xGeTe₂ nanosheets vertoonden totaal verschillende kenmerken, wat erop wijst dat de magnetische eigenschappen van dit systeem aanzienlijk afhankelijk zijn van de dikte”, zegt Miao Weiting, lid van het team.

Deze studie heeft een nieuwe niet-wederkerige antisymmetrische magnetoweerstand en een onconventioneel Hall-effect aan het licht gebracht in de aanwezigheid van een magnetisch veld. Door nauwkeurige analyse van de temperatuur-, veldoriëntatie en monsterdikte-afhankelijkheid kan dit worden toegeschreven aan de extra elektrische veldbijdrage van de streepdomeinstructuur aan de magnetoweerstand in het materiaal.

Dit werk toont aan dat de micromagnetische structuur van het systeem een ​​aanzienlijke impact heeft op de macroscopische elektrische transportkarakteristieken, waardoor een dieper begrip van 2D-ferromagnetische materialen wordt geboden en nieuwe wegen worden geopend voor apparaattoepassing.