Undersøgelse opdager ikke-gensidig antisymmetrisk transportadfærd i naturligt van der Waals ferromagnetiske materiale

Ifølge en undersøgelse offentliggjort i ACS Nano , har et forskerhold afsløret en ny ikke-gensidig antisymmetrisk magnetoresistens og ukonventionel Hall-effekt i en todimensionel (2D) van der Waals (vdW) ferromagnetisk Fe_5-x GeTe₂ , som kan stamme fra den asynkrone magnetiseringskobling af de magnetiske domæner.

2D ferromagneter med høje Curie-temperaturer giver en rig platform til at udforske de eksotiske fænomener 2D-magnetisme og potentialet i spintroniske enheder. Som et typisk lagdelt ferromagnetisk materiale, Fe_5-x GeTe₂ har tiltrukket sig intensiv opmærksomhed på grund af sin høje Curie-temperatur. Men på grund af dens komplekse magnetiske grundtilstand og magnetiske domæner mangler der stadig en grundig forståelse af transportadfærden relateret til dets gitter- og domænestrukturer.

I dette arbejde syntetiserede forskerne under ledelse af prof. Tian Mingliang fra Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi højkvalitets enkeltkrystaller af den ferromagnetiske Fe_5-x ved stuetemperatur. GeTe₂ og systematisk målte dets magnetotransportegenskaber. I bulkprøver af Fe_5-x GeTe₂ , viser resultaterne en magnetisk let akse, der skifter fra in-plan til out-of-plan retning, når temperaturen falder.

For yderligere at udforske samspillet mellem dens magnetiske struktur og magnetotransportegenskaber, Fe_5-x GeTe₂ nanoark med tykkelser fra 7 nm til 50 nm blev opnået ved mekanisk eksfoliering.

"Efterhånden som prøvetykkelsen faldt, blev den magnetiske transportadfærd af den indelukkede Fe_5-x GeTe₂ nanoark udviste helt andre egenskaber, hvilket indikerer en betydelig tykkelsesafhængighed af de magnetiske egenskaber af dette system," sagde Miao Weiting, et medlem af teamet.

Denne undersøgelse har afsløret en ny ikke-gensidig antisymmetrisk magnetoresistens og ukonventionel Hall-effekt i nærvær af et magnetfelt. Gennem præcis analyse af dens temperatur, feltorientering og prøvetykkelsesafhængighed kan det tilskrives det yderligere elektriske feltbidrag fra stribedomænestrukturen til magnetoresistensen i materialet.

Dette arbejde viser, at systemets mikromagnetiske struktur har en betydelig indvirkning på dets makroskopiske elektriske transportkarakteristika, hvilket giver en dybere forståelse af 2D ferromagnetiske materialer og åbner nye veje for enhedens anvendelse.

Flere oplysninger: Weiting Miao et al., Nonreciprocal Antisymmetric Magnetoreresistance and Unkonventionel Hall Effect in a Two-Dimensional Ferromagnet, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c08954

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af Chinese Academy of Sciences