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从量子材料到微系统
摘要：“量子材料”是指其性质“无法用半经典粒子和低级量子力学来描述”的材料，即晶格、电荷、自旋和轨道自由度紧密交织在一起的材料。尽管它们具有有趣而奇特的特性，但总体而言，它们似乎远离微系统的世界，即微纳集成设备，包括电子、光学、机械和生物组件。关于铁性材料，即具有铁磁和/或铁电序的功能材料，可能与其他自由度（如晶格变形和原子畸变）耦合，我们在这里讨论一个基本问题：“我们如何弥合专注于量子材料和微系统的基础学术研究之间的差距？”本文从半导体的成功故事出发，旨在设计一个路线图，以开发基于铁性量子材料的非常规计算的新技术平台。通过描述 GeTe 这一典型案例（新一类材料（铁电 Rashba 半导体）的父化合物），我们概述了如何通过从微观建模到设备应用的研究渠道，实现学术部门与工业部门之间的有效整合，将好奇心驱动的发现提升到 CMOS 兼容技术的水平。
WRAP-播种-出现-复合-skyrmions-van-der ...
拓扑电荷在一系列物理系统中发挥着重要作用。具体来说，对磁性材料中实空间拓扑对象的观测主要限于 skyrmion - 具有幺正拓扑电荷的状态。最近，实验中报道了更多具有不同拓扑的奇异状态，如反 skyrmion、meron 或 bimeron 以及 3D 状态，如 skyrmion 弦、手性浮子和霍普夫子。沿着这些思路，实现具有高阶拓扑的状态有可能为拓扑磁性及其自旋电子学应用的研究开辟新的途径。本文报道了在范德华磁体 Fe 3 − x GeTe 2 (FGT) 的剥离薄片中观察到的此类自旋纹理（包括 skyrmion、skyrmionium、skyrmion bag 和 skyrmion sack 状态）的实空间成像。这些复合 skyrmion 可能来自浓缩成条状域结构的种子环状状态，这证明了在剥离的 2D 磁体薄片中实现具有任意整数拓扑电荷的自旋纹理的可能性。形成机制的普遍性质促使人们在已知和新磁性材料中寻找复合 skyrmion 状态，这可能会揭示更丰富的高阶拓扑对象光谱。
基于强粘合剂
观察到扭曲的双层石墨烯中新出现的量子相促使范德 - 瓦尔斯（VDW）材料的活动促进了石墨烯之外的材料。大多数当前的扭曲实验都使用称为PPC的聚合物使用所谓的撕裂和堆栈方法。但是，尽管当前的PPC撕裂和堆栈方法具有明显的优势，但也存在技术局限性，主要是有限数量的VDW材料，可以使用此基于PPC的方法进行研究。这种技术瓶颈一直在阻止少数可用的VDW样品之外的令人兴奋的领域的进一步发展。为了克服这一挑战并促进了未来的扩张，我们使用了强烈的粘合性多丙酮酸（PCL）开发了一种新的撕裂方法。具有相似的角度精度，我们的技术允许制造无上限层，促进表面分析并确保固有的清洁界面和低工作温度。更重要的是，它可以应用于基于PPC的方法仍然无法访问的许多其他VDW材料。我们介绍了通过多种VDW材料制成的扭曲同源物 - 从两种经过良好的VDW材料（石墨烯和MOS 2）到其他VDW材料的首次演示（NBSE 2，NIPS 3和Fe 3 Gete 2）。因此，我们的新技术将有助于将Moiré物理学扩展到少数选定的VDW材料之外，并开辟更令人兴奋的发展。
在（...
摘要：Van der Waals（VDW）磁铁很有希望，因为它们具有掺杂或合金组成的可调磁性能，其中磁相互作用的强度，它们的对称性和磁各向异性可以根据所需的应用来调节。到目前为止，大多数基于VDW磁铁的自旋设备都限于低温温度，其磁各向异性有利于平面外或倾斜的磁化方向。在这里，我们报告了室温外侧自旋阀设备，其平面内磁化和VDW Ferromagnet的自旋极化（CO 0.15 Fe 0.85）5 GETE 2（CFGT）在异性捕获岩中使用墨烯。密度功能理论（DFT）计算表明，各向异性的幅度取决于CO浓度，是由CO在最外面的FE层中取代引起的。磁化测量结果揭示了上述CFGT中的室温铁电磁作用，并在室温下清除了延迟。由CFGT纳米层和石墨烯组成的异质结构用于实验实现旋转阀装置的基本构件，例如有效的自旋注入和检测。对自旋转运和汉尔自旋进液测量的进一步分析表明，在与石墨烯界面处的界面上具有负自旋极化，并由计算出的CFGT状态的自旋偏振密度支持。在室温下，CFGT的平面磁化证明了其在石墨烯侧旋转式设备中的有用性，从而揭示了其在自旋技术中的潜在应用。关键字：范德华磁铁，自旋阀，石墨烯，范德华异质结构，2D磁铁，平面磁化，自旋极化M
强烈的面内磁化和自旋极化（CO ...
摘要：Van der Waals（VDW）磁铁很有希望，因为它们具有掺杂或合金组成的可调磁性能，其中磁相互作用的强度，它们的对称性和磁各向异性可以根据所需的应用来调节。到目前为止，大多数基于VDW磁铁的自旋设备都限于低温温度，其磁各向异性有利于平面外或倾斜的磁化方向。在这里，我们报告了室温外侧自旋阀设备，其平面内磁化和VDW Ferromagnet的自旋极化（CO 0.15 Fe 0.85）5 GETE 2（CFGT）在异性捕获岩中使用墨烯。密度功能理论（DFT）计算表明，各向异性的幅度取决于CO浓度，是由CO在最外面的FE层中取代引起的。磁化测量结果揭示了上述CFGT中的室温铁电磁作用，并在室温下清除了延迟。由CFGT纳米层和石墨烯组成的异质结构用于实验实现旋转阀装置的基本构件，例如有效的自旋注入和检测。对自旋转运和汉尔自旋进液测量的进一步分析表明，在与石墨烯界面处的界面上具有负自旋极化，并由计算出的CFGT状态的自旋偏振密度支持。在室温下，CFGT的平面磁化证明了其在石墨烯侧旋转式设备中的有用性，从而揭示了其在自旋技术中的潜在应用。关键字：范德华磁铁，自旋阀，石墨烯，范德华异质结构，2D磁铁，平面磁化，自旋极化M
无序 PbSbTe 硫族化物中的载流子跃迁
在过去十年中，许多晶体硫族化物由于其不寻常的物理特性和键合机制而引起了人们的关注。[1–6] 对于从相变存储器件[7–9]和光子开关[10–12]到热电器件[13–17]到利用拓扑效应的原型器件[18–20]的许多应用来说，通过改变化学计量或退火等方式来调整电传输的能力至关重要。 特别是，控制电荷载流子浓度和迁移率将非常有利。 例如，对于基于拓扑绝缘体的导电表面态的器件，通常重要的是消除不需要的体载流子源以抑制体传输。 对于热电装置，需要具有精确控制载流子浓度的 n 型和 p 型材料。这些方向的努力包括对一系列三元碲化物中载流子类型的化学调节[21,22]，以及在 GeSbTe (GST) 化合物（如 Ge 2 Sb 2 Te 5 ）和类似的无序硫族化物中通过热退火诱导的安德森跃迁的观察[23–27]。这些硫族化物位于 IV-VI 和 V 2 VI 3 材料之间的连接线上（例如，GST 中的 GeTe 和 Sb 2 Te 3 ）。在前一种情况下，[22] 化学计量变化用于诱导从电子到空穴占主导地位的电荷传输转变，而在后一种情况下，[23–27] 化学计量保持恒定，通过退火结晶相来调节无序水平，导致在增加有序性时发生绝缘体-金属转变。非晶态 GST 结晶为亚稳态、无序、岩盐状相，其中 Te 占据阴离子位置，Ge、Sb 和空位随机占据阳离子位置。通过进一步退火立方体结构可获得稳定的六方相。这三个相都是半导体，但由于自掺杂效应，即由于原生点缺陷导致导电的块状状态被空穴占据，并将费米能级移向价带最大值，因此结晶态显示出高浓度的 p 型载流子。这种现象导致非晶相和结晶相之间产生强烈的电对比，这在
超导基底上外延 CrBr3 单层的电子和磁性表征
例如，我们可以将二维磁体的磁性印记到其他层上，而不改变它们的固有性质，从而创造出新型的自旋电子和磁子装置。[8–10] 这种设计概念可以用于将磁性与超导相结合的系统，以实现拓扑超导。[11,12] 由于它在构建用于拓扑量子计算的基于马约拉纳的量子比特模块中具有潜在作用，因此目前它正受到广泛关注。[12–14] 虽然很少有潜在的真实材料表现出拓扑超导性，[15–18] 但设计材料中所需的物理特性来自不同成分之间精心设计的相互作用。 对于拓扑超导，需要将 s 波超导与磁性和自旋轨道耦合相结合，以创造出人工拓扑超导体。 [12,19] 然而，组分之间的耦合对界面结构和电子特性高度敏感 [2,20]，因此，具有原子级清晰和高度均匀界面的范德华材料是一个具有吸引力的平台，可用于实现和利用设计材料中出现的奇异电子相。最近有研究表明，层状材料在单层 (ML) 极限下仍能保持磁性。[4,5,21] 虽然第一份报告依赖机械剥离进行样品制备，但相关材料三溴化铬 (CrBr 3 ) 和 Fe 3 GeTe 2 也在超高真空 (UHV) 下使用分子束外延 (MBE) 生长，[22,23] 这对于实现干净的边缘和界面至关重要。由于这些材料的层状性质，它们本身缺乏表面键合位点，从而阻止了层之间的化学键合，并导致对界面的更好控制。最近，我们利用MBE成功制备了基于vdW异质结构的超导铁磁混合体系。[24,25] 更重要的是，通过结合自旋轨道耦合、二维铁磁CrBr 3 和超导铌二硒化物（NbSe 2 ），我们利用低温扫描隧道显微镜（STM）和扫描隧道光谱（STS）证明了一维马约拉纳边缘模式的存在。[25] 然而，对于未来的应用，还需要进一步系统的研究，以更好地理解在NbSe 2 基底上生长的单层CrBr 3 的电子和磁性。
关于 Ge-Sb-Te 合金范德华外延规则的一般理解提示
能够生长出二维 (2D) 材料等尖端晶体材料的高质量异质外延膜，是开发前沿技术应用的先决条件。二维材料（及其异质结构）是一种堆叠结构，相邻块之间具有弱范德华 (vdW) 相互作用，而每个块内具有强共价键。这一特性使得我们有可能分离二维晶片，将其用作构建块，以创建堆叠的二维晶体序列（称为 vdW 异质结构），这种结构具有新奇的特性和奇特的物理现象。[1,2] vdW 异质结构为电子学、光电子学、柔性器件、传感器和光伏等领域的广泛应用铺平了道路。[3–5] 然而，要实现工业化应用，就必须发展大规模沉积，这就意味着必须掌握 vdW 外延生长技术。 [6] 尽管过去几年人们对范德华外延的兴趣重新燃起，研究工作也愈发深入，[7] 但对范德华外延的一般描述和完整理解将有助于快速解决许多问题。例如，当使用石墨烯或其他二维晶体作为缓冲层时，对于范德华外延，下面的衬底仍可能与正在生长的薄膜相互作用。[8–15] 人们还观察到了二维和三维材料生长之间的中间行为，实际上允许在这些材料中进行应变工程。[16–21] 因此，二维材料的外延规则非常有必要，以便预测衬底表面相互作用、范德华异质结构可比性和界面生长过程中的应变弛豫。范德华能隙的形成是决定二维材料行为的基本特征。[22] 在这方面，衬底表面的电子特性和形貌在薄膜生长的早期阶段起着关键作用。生长中的薄膜和基底之间的键可以形成在悬空键和缺陷上[13,23]，也可以形成在扭结和台阶边缘，从而阻止范德华能隙的形成并决定应变的积累。[16]基底和外延层之间的不同对称性也会引起一定量的应变。[24]因此，如果沉积的2D材料没有完全弛豫，则不会发生范德华外延。为了对范德华外延进行一般性描述，我们在这里研究了一个基于硫族化物 (GeTe) m (Sb 2 Te 3 ) n 合金 (Ge-Sb-Te 或 GST) 的示例案例，该合金位于 InAs(111) 表面上。GST 是一种关键的相变材料 (PCM)，因其尖端技术应用而得到广泛研究。它是一种突出的
关于 Ge-Sb-Te 合金范德华外延规则的一般理解提示
能够生长出二维 (2D) 材料等尖端晶体材料的高质量异质外延膜，是开发前沿技术应用的先决条件。二维材料（及其异质结构）是一种堆叠结构，相邻块之间具有弱范德华 (vdW) 相互作用，而每个块内具有强共价键。这一特性使得我们有可能分离二维晶片，将其用作构建块，以创建堆叠的二维晶体序列（称为 vdW 异质结构），这种结构具有新奇的特性和奇特的物理现象。[1,2] vdW 异质结构为电子学、光电子学、柔性器件、传感器和光伏等领域的广泛应用铺平了道路。[3–5] 然而，要实现工业化应用，就必须发展大规模沉积，这就意味着必须掌握 vdW 外延生长技术。 [6] 尽管过去几年人们对范德华外延的兴趣重新燃起，研究工作也愈发深入，[7] 但对范德华外延的一般描述和完整理解将有助于快速解决许多问题。例如，当使用石墨烯或其他二维晶体作为缓冲层时，对于范德华外延，下面的衬底仍可能与正在生长的薄膜相互作用。[8–15] 人们还观察到了二维和三维材料生长之间的中间行为，实际上允许在这些材料中进行应变工程。[16–21] 因此，二维材料的外延规则非常有必要，以便预测衬底表面相互作用、范德华异质结构可比性和界面生长过程中的应变弛豫。范德华能隙的形成是决定二维材料行为的基本特征。[22] 在这方面，衬底表面的电子特性和形貌在薄膜生长的早期阶段起着关键作用。生长中的薄膜和基底之间的键可以形成在悬空键和缺陷上[13,23]，也可以形成在扭结和台阶边缘，从而阻止范德华能隙的形成并决定应变的积累。[16]基底和外延层之间的不同对称性也会引起一定量的应变。[24]因此，如果沉积的2D材料没有完全弛豫，则不会发生范德华外延。为了对范德华外延进行一般性描述，我们在这里研究了一个基于硫族化物 (GeTe) m (Sb 2 Te 3 ) n 合金 (Ge-Sb-Te 或 GST) 的示例案例，该合金位于 InAs(111) 表面上。GST 是一种关键的相变材料 (PCM)，因其尖端技术应用而得到广泛研究。它是一种突出的
关于 Ge-Sb-Te 合金范德华外延规则的一般理解提示
能够生长出二维 (2D) 材料等尖端晶体材料的高质量异质外延膜，是开发前沿技术应用的先决条件。二维材料（及其异质结构）是一种堆叠结构，相邻块之间具有弱范德华 (vdW) 相互作用，而每个块内具有强共价键。这一特性使得我们有可能分离二维晶片，将其用作构建块，以创建堆叠的二维晶体序列（称为 vdW 异质结构），这种结构具有新奇的特性和奇特的物理现象。[1,2] vdW 异质结构为电子学、光电子学、柔性器件、传感器和光伏等领域的广泛应用铺平了道路。[3–5] 然而，要实现工业化应用，就必须发展大规模沉积，这就意味着必须掌握 vdW 外延生长技术。 [6] 尽管过去几年人们对范德华外延的兴趣重新燃起，研究工作也愈发深入，[7] 但对范德华外延的一般描述和完整理解将有助于快速解决许多问题。例如，当使用石墨烯或其他二维晶体作为缓冲层时，对于范德华外延，下面的衬底仍可能与正在生长的薄膜相互作用。[8–15] 人们还观察到了二维和三维材料生长之间的中间行为，实际上允许在这些材料中进行应变工程。[16–21] 因此，二维材料的外延规则非常有必要，以便预测衬底表面相互作用、范德华异质结构可比性和界面生长过程中的应变弛豫。范德华能隙的形成是决定二维材料行为的基本特征。[22] 在这方面，衬底表面的电子特性和形貌在薄膜生长的早期阶段起着关键作用。生长中的薄膜和基底之间的键可以形成在悬空键和缺陷上[13,23]，也可以形成在扭结和台阶边缘，从而阻止范德华能隙的形成并决定应变的积累。[16]基底和外延层之间的不同对称性也会引起一定量的应变。[24]因此，如果沉积的2D材料没有完全弛豫，则不会发生范德华外延。为了对范德华外延进行一般性描述，我们在这里研究了一个基于硫族化物 (GeTe) m (Sb 2 Te 3 ) n 合金 (Ge-Sb-Te 或 GST) 的示例案例，该合金位于 InAs(111) 表面上。GST 是一种关键的相变材料 (PCM)，因其尖端技术应用而得到广泛研究。它是一种突出的