Forskere afslører mysteriet om van der Waals-magneter, et materiale til fremtidige halvledere

Drs. Chaun Jang, Jun Woo Choi, og Hyejin Ryu fra Korea Institute of Science and Technology (KIST, Præsident Lee Byung Gwon) har meddelt, at deres team på KIST's Center for Spintronics med succes kontrollerede de magnetiske egenskaber af FGT (Fe) ₃ GeTe ₂ ) i et fælles forskningsprojekt med Dr. Se Young Park og hans team ved Center for Correlated Electron Systems ved Institute for Basic Science (IBS). Fe ₃ GeTe ₂ har for nylig tiltrukket sig opmærksomhed som materiale til næste generation af spintroniske halvledere.

Navngivet ved at kombinere termerne "spin" og "elektronik, ""spintronics" er et nyt felt inden for elektronisk teknik, der har til formål at erstatte konventionelle siliciumhalvledere ved at bruge elektronspin, elektroners kvanteegenskab.

Van der Waals materialer, også kendt som todimensionelle (2-D) materialer, er lagdelte materialer sammensat af planer, der er knyttet til hinanden via en svag van der Waals interaktion. Disse omfatter forskellige materialer såsom grafen og molybdændisulfid. Når de kombineres med andre 2D-materialer, de kan skabe nye materialer, der viser hidtil uopdagede egenskaber. Dette er grunden til, at 2-D materialer, som har en række egenskaber, såsom superledning, halvledningsevne, og metallicitet har været genstand for så mange undersøgelser.

I 2017 2-D van der Waals materialer, der viser magnetiske egenskaber, blev opdaget, stimulerende forskningsprojekter og undersøgelser over hele verden. Imidlertid, de fleste magnetiske materialer fra van der Waals har nogle begrænsninger med hensyn til anvendelse af spintronik på grund af deres lave Curie-temperatur (et overgangstemperaturpunkt, hvor et ferromagnetisk materiale ændres til et paramagnetisk eller omvendt) og høj koercivitet (intensiteten af ​​det magnetiske felt, der kræves for at reducere den magnetiske fluxtæthed af et ferromagnetisk materiale til nul, efter at dette materiales magnetisme er blevet mættet), gør dem uegnede til brug i visse enheder.

Der er lavet en række undersøgelser af FGT, et nyligt opdaget van der Waals-materiale med en lagdelt struktur. Det fælles KIST-IBS forskerhold opdagede en effektiv ordning til kontrol af egenskaberne ved FGT. Holdet udførte et eksperiment, hvor de observerede materialet, mens de kontrollerede antallet af elektroner, får dem til at opdage ændringer i FGT's egenskaber. Holdet beviste, at den magnetiske anisotropi (den retningsmæssige afhængighed af et materiales magnetiske egenskaber på en krystallografisk eller geometrisk struktur), som beskriver, hvordan materialets magnetiske egenskaber ændres afhængigt af retningen, bidraget til sådanne ændringer.

Forskningsresultaterne afslørede oprindelsen af ​​ændringerne i FGT magnetiske egenskaber, præsenterer således en mulig metode til effektivt at kontrollere egenskaberne af 2-D magnetiske materialer. Desuden, forskerholdet meddelte, at ved potentielt at kontrollere egenskaberne af enkeltatom-tykke van der Waals magnetiske materialer, udviklingen af ​​spintronic-enheder, der fungerer 100 gange hurtigere end den nuværende siliciumbaserede elektroniske enhed, kunne fremskyndes.

Dr. Hyejin Ryu fra KIST sagde, "Vi startede denne undersøgelse for at opdage de magnetiske egenskaber af van der Waals materialer og anvende sådanne egenskaber til spintroniske enheder." Hun tilføjede, "Videreudvikling af nye materialer til halvledere med forskellige egenskaber vil være mulig gennem brugen af ​​van der Waals magnetiske materialer og andre van der Waals materialer baseret heterostrukturer."