Forskere indser halvmetallicitet i A-type antiferromagneter med ferroelektrisk kontrol

For nylig, Prof. Zheng Xiaohongs forskningsgruppe fra Institute of Solid State Physics (ISSP) ved Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), i samarbejde med prof. Stefano Sanvito fra Trinity College Dublin, demonstrerede en ny idé om at opnå halvmetallicitet i A-type van der Waals (vdW) antiferromagneter via ferroelektrisk kontrol.

Halvmetallicitet er et vigtigt forskningsemne inden for kondenseret stofs fysik og spintronik. For nylig, en interessant klasse af todimensionelle (2-D) materialer, vanadium dichalcogenider, der udviser iboende ferromagnetisme og høj Curie temperatur, er blevet teoretisk designet og eksperimentelt syntetiseret. Imidlertid, det nødvendige kritiske elektriske felt for at opnå halvmetallicitet er så højt, at det næsten ikke er tilgængeligt under de nuværende forhold.

Denne gang, holdet rapporterede en vdW multiferroisk heterostruktur, som blev dannet ved at klemme dobbeltlaget ² H-VSe ₂ mellem to lag af 2-D ud af planet ferroelektrisk Sc ₂ CO ₂ , via simuleringer af første principper.

De fandt en halvmetallisk natur præsenteret i båndstrukturen såvel som den ledende spin-kanal lokaliseret i kun et lag af ² H-VSe ₂ .

I mellemtiden spinpolariteten og den rumlige placering ville blive vendt med den ferroelektriske polarisationsvending. Mekanismen bag dette fænomen stammer fra både det indbyggede elektriske felt i den ferroelektriske sandwich, og ladningsoverførslen sker selektivt kun ved én grænseflade.

To prototyper af ikke-flygtige hukommelsesenheder blev derfor yderligere foreslået, i hvilke to tilstande ("1" og "0") blev realiseret ved at skifte polarisationsretningen af ​​de ferroelektriske lag.