其中,磁性 skyrmion 正被考虑用作信息载体,它是具有手性边界的纳米级自旋结构。[2] 自 2009 年首次在 MnSi 单晶中实验观察到 skyrmion 以来 [3],skyrmion 已在多种薄膜系统 [4–8] 以及其他单晶中被发现。[3,9–12] 在同一时期,随着石墨烯单层剥离的成功演示,二维层状材料家族引起了广泛关注。[13] 磁性范德华 (vdW) 晶体的加入为自旋电子学应用打开了大门。几种二维层状磁性材料块体晶体,包括 Cr 2 Ge 2 Te 6、[14] CrI 3、[15] 和 Fe 3 GeTe 2、[16],已被证明在厚度仅为一个或几个单层时就表现出磁性。前两种材料是绝缘的,而 Fe 3 GeTe 2(FGT)是金属的,因此提供了通过自旋流操纵自旋纹理的可能性。由于表现出强的垂直磁各向异性,并且可以通过改变其化学成分或离子门控来调整其居里温度(T c ),FGT 是一种非常适合自旋电子应用的材料。[16–19]
1 艾资哈尔大学理学院物理系,艾斯乌特 71524,埃及;ANkhedr@azhar.edu.eg (ANK);amabdelaty@ub.edu.sa (A.-HA-A.);tammam@azhar.edu.eg (MT) 2 萨坦·本·阿卜杜勒阿齐兹王子大学阿夫拉杰科学与人文学院数学系,沙特阿拉伯阿夫拉杰 11942 3 艾斯乌特大学理学院数学系,艾斯乌特 71515,埃及 4 比沙大学理学院物理系,比沙 61922,沙特阿拉伯 5 索哈杰大学理学院数学系,索哈杰 82524,埃及; mabdelaty@zewailcity.edu.eg 6 沙迦大学应用物理与天文学系,沙迦 27272,阿拉伯联合酋长国;heleuch@sharjah.ac.ae 7 阿布扎比大学艺术与科学学院应用科学与数学系,阿布扎比 59911,阿拉伯联合酋长国 8 德克萨斯 A&M 大学量子科学与工程研究所,德克萨斯州大学城 77843,美国 * 通讯地址:abdelbastm@aun.edu.eg
具有纳米级尺寸,高密度和低能消耗的未来自旋设备的希望激发了人们对范德华的异质结构的搜索,从而稳定拓扑受保护的旋转自旋纹理,例如磁性天空和域壁。将这些引人注目的特征转化为实用的设备,一个关键的挑战在于实现对磁各向异性能量的有效操纵和Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用,这是确定天空的两个关键参数。通过第一个原理计算,我们证明了二维Fe 3 Gete 2 /in in 2 Se 3中的极化诱导的反转对称性的破裂,确实会导致界面DM相互作用。强的自旋轨道耦合触发Fe 3 Gete 2 /in 2 Se 3异质结构的磁各向异性。Fe 3 Gete 2中的磁各向异性和DM相互作用可以通过2 SE 3中的铁电偏振良好控制。这项工作为基于范德华异质结构的自旋设备铺平了道路。
1 北京航空航天大学微电子学院费尔特北京研究所,北京 100191 2 瑞士洛桑联邦理工学院材料研究所(IMX)纳米磁性材料与磁子学实验室,洛桑 1015 瑞士 3 科罗拉多州立大学物理系,科罗拉多州柯林斯堡 80523 美国 4 中国科学院大学物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190 5 北京大学物理学院电子显微镜实验室,北京 100871 6 北京大学物理学院国际量子材料中心,北京 100871 7 南方科技大学深圳量子科学与工程研究院、物理系,深圳 518055 8 量子物质协同创新中心,北京 100871,中国 9 洛桑联邦理工学院(EPFL)工程学院微工程研究所(IMT),洛桑 1015,瑞士
