【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近期，中科院合肥研究院強(qiáng)磁場中心盛志高研究員課題組與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)張振宇教授等人合作，成功研發(fā)了一種新型二維同質(zhì)偏置器件。與三維同類器件相比，該二維偏置器件具有無老化、可延長、可恢復(fù)等特點(diǎn)，不僅為低維磁性器件設(shè)計和交換偏置效應(yīng)機(jī)理的研究提供了新思路，且有望成為二維電子技術(shù)與裝備中的核心磁性元器件。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊先進(jìn)材料(Advanced Materials)上，并申請了發(fā)明專利。
 

　　二維范德瓦爾斯磁性材料，因其層狀結(jié)構(gòu)、無懸鍵表面、強(qiáng)磁各向異性等特性，為基礎(chǔ)磁性研究和低維磁性器件開發(fā)提供了極佳的平臺。但弱的層間耦合作用，極大限制了二維磁性材料的功能器件應(yīng)用。因此，如何有效通過界面工程，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)的磁交換作用(如交換偏置效應(yīng)，ExB)，已成為構(gòu)建二維磁性器件的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。
 

　　針對這一問題，盛志高課題組經(jīng)過大量材料篩選與技術(shù)探索，最終發(fā)現(xiàn)通過單軸壓力技術(shù)，可以將具有鐵磁基態(tài)的二維鐵鍺碲(Fe3GeTe2)材料誘導(dǎo)成為具有鐵磁-反鐵磁共存的材料同質(zhì)、磁性異質(zhì)結(jié)構(gòu)，且發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)具有實(shí)用級的交換偏置效應(yīng)。這一壓力誘導(dǎo)相變被磁光測試、高分辨透射電子顯微鏡測試、及第一性原理計算證實(shí)。由于該材料同質(zhì)、磁性異質(zhì)結(jié)構(gòu)的鐵磁-反鐵磁耦合發(fā)生在同質(zhì)結(jié)內(nèi)部，其原子級平滑的磁界面使其交換偏置效應(yīng)展現(xiàn)出無老化(non-aging)、可延長(extendable)，可恢復(fù)(rechargeable)等三維器件中不存在的優(yōu)良特性。這一結(jié)果為設(shè)計和開發(fā)高性能二維磁性器件開辟了一條新的途徑，其優(yōu)異的交換偏置特性為二維磁性器件的有效應(yīng)用提供了機(jī)遇。
 

　　強(qiáng)磁場中心盛志高研究員和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)張振宇教授為本文的共同通訊作者。山西師范大學(xué)許小紅團(tuán)隊，中科院合肥研究院固體所羅軒、強(qiáng)磁場中心孫玉平團(tuán)隊共同參與此項課題研究。該項研究獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、安徽省實(shí)驗室方向基金、中科院合肥研究院院長基金、以及國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗裝置”(SHMFF)的支持。
 

　　圖1：(a)單軸加壓處理后誘導(dǎo)FGT磁轉(zhuǎn)變的示意圖；(b)加壓后FGT的磁光現(xiàn)象；(c)FGT無老化、可延長、可恢復(fù)的交換偏置效應(yīng)示意圖