探索磁性的机会,以及在2D限制中朝着旋转的应用。[7–9]在基于VDW外行系统的所有接口工程异质结构中,磁接近效应是操纵自旋的效果不可或缺的,[10-12]超导[13-15]和拓扑作用。[16–18]由于其非平凡拓扑结构,磁性天空已得到很好的研究,这导致了许多有趣的基本和动力学特性。[19-21]这些已报告主要是针对非中心单晶体的,[22-24]超薄外延系统,[25,26]和mag-Netic多层。[27–31]最近在与氧化层[32]或过渡金属二色氏元素[33]中连接的VDW铁磁体中观察到了Néel-type天空,并通过对滑敏相的控制,通过对滑敏相的控制进行调整。fur-hoverore,带有各种VDW磁铁,可以在其具有独特属性的新界面中创建Skrymions阶段。主持多个天际阶段的材料为该领域增添了丰富性,并具有额外的自由度设计
这是以下文章的同行评审版本:Deng, W., Dai, M., Wang, C., You, C., Chen, W., Han, S., Han, J., Wang, F., Ye, M., Zhu, S., Cui, J., Wang, Q. J.& Zhang, Y.(2022)。具有自然各向异性的可切换单极势垒范德华异质结构,可用于全线性偏振检测。Advanced Materials, 34(33), 2203766‑,最终版本已在 https://doi.org/10.1002/adma.202203766 上发布。本文可根据 Wiley 自存档版本使用条款和条件用于非商业目的。
由于其优异的光学、电子和物理特性以及更好的可控物理尺寸调整,它填补了这一空白。此外,二维/二维范德华异质结构的层状结构性质最近引起了广泛关注。它们具有可调电子带隙、光吸收、高效的电荷分离和传输、耦合效应和低量子约束等有趣特性。12,14 – 17 Janus TMDs 材料与传统 2D 材料不同,引起了人们的浓厚兴趣。Janus TMDs 材料具有不对称晶体结构、固有平面外极化和压电性等独特特性。 18 – 23 2D/2D 范德华异质结构耦合非常重要,它会产生各种有趣的效果 24,25 这是一种结合不同 2D 材料各种特性的有用方法 26 以促进光伏技术创新。 27 通过将两个单层堆叠在一起,可以根据此优势和可调特性构建 MXO/MoX 2 异质结构。 28
10 Junho Seo、Duck Young Kim、Eun Su An、Kyoo Kim、Gi-Yeop Kim、Soo-Yoon Hwang、Dong Wook Kim、Bo Gyu Jang、Heejung Kim、Gyeongsik Eom、Seung Young Seo、Roland Stania、Matthias Wontwiler、Jinwon Lee、Kenji Watana Joe Be、Jon Il Jun Hanigu Tanyung Yeom、Si-Young Choi、Ji Hoon Shim 和 Jun Sung Kim,Science Advances 6 (3),eaay8912 (2020)。
图 1. (a) 单个 CrSBr 层晶体结构的顶视图。青色、黄色和粉色球分别代表铬、硫和溴原子。连接 Cr 原子的箭头表示第一、第二和第三邻域的 J 1 、 J 2 和 J 3 磁交换相互作用。 (b) 相同 CrSBr 结构的侧面图,显示沿 b 的自旋方向。 (ch) 计算的最大局部化 Wannier 轨道。绿色箭头表示最相关的磁性超交换通道,即 J 1 (c、f)、J 2 (d、g) 和 J 3 (e、h) 的 t 2g -eg (FM)、t 2g -t 2g (AFM) 和 eg -eg (AFM)。
1 Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Lab, Berkeley, California 94720, USA 2 Physics Department, University of California, Berkeley, California 94720, USA 3 School of Applied and Engineering Physics, Cornell University, Ithaca, New York 14853, USA 4 Department of Materials Science and Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, USA 5 Quantum Design, Inc.,San Diego,CA 92121,美国6应用物理系,耶鲁大学,纽黑文,康涅狄格州,06511,美国7 NSF纳米级科学与工程中心(NSEC),3112 Etcheverry Hall,加利福尼亚大学,伯克利分校,加利福尼亚州伯克利分校,加利福尼亚州94720,美国947年77,美国947,伯克利贝克利氏caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley caeley,美国纽约市康奈尔大学康奈尔大学纳米级科学的卡夫利研究所(Nanscale Science)14853,美国(日期:2022年5月26日)
通过组装层状二维材料 1、2,可以设计出具有原子级精确垂直组成的范德华 (vdW) 固体。然而,由微机械剥离的薄片 3、4 手工组装结构与可扩展和快速制造不兼容。进一步设计 vdW 固体需要精确设计和控制所有三个空间维度上的组成以及层间旋转。本文,我们报告了一种机器人四维像素组装方法,用于以前所未有的速度、精心设计、大面积和角度控制制造 vdW 固体。我们使用机器人组装由原子级薄的二维组件制成的预图案化“像素”。晶圆级二维材料薄膜的生长和图案化采用清洁、非接触式工艺,并使用由高真空机器人驱动的工程粘合剂印章进行组装。我们制备了多达 80 个独立层的范德华固体,由 100 × 100 μ m 2 的区域组成,这些区域具有预先设计的图案形状、横向/垂直编程的成分和可控的层间角度。这使得对范德华固体进行有效的光学光谱分析成为可能,揭示了 MoS 2 中新的激子和吸光度层依赖性。此外,我们制备了扭曲的 N 层组件,其中我们观察到了扭曲的四层 WS 2 在≥ 4° 的大层间扭曲角下的原子重构。我们的方法能够快速制造原子级分辨的量子材料,这有助于充分发挥范德华异质结构作为新物理 2、5、6 和先进电子技术 7、8 平台的潜力。对硅等无机晶体材料的结构和化学成分进行精确的三维 (3D) 空间控制(x、y、z)是集成电路的基础。通过堆叠二维材料 (2DM) 形成的范德华 (vdW) 固体不受晶格可公度性或层间键合的限制,因此与传统的顺序沉积晶体 1、2 相比具有两个优势。首先,相邻层之间的晶格和化学灵活性意味着可以生产具有层可调电学 4、5、9、磁性 9、10 和光电 11-14 特性的任意垂直晶体组合物序列。其次,这种层间灵活性引入了一个额外的维度 θ,即层间晶格旋转或扭曲,作为控制 vdW 固体性质的新自由度。这已在
在 IV 族单硫族化物中,层状 GeSe 因其各向异性、1.3 eV 直接带隙、铁电性、高迁移率和出色的环境稳定性而备受关注。电子、光电子和光伏应用依赖于合成方法的开发,这些方法可以产生大量具有可控尺寸和厚度的晶体薄片。在这里,我们展示了在低热预算下,在不同基底上通过金催化剂通过气相-液相-固相工艺生长单晶 GeSe 纳米带。纳米带结晶为层状结构,带轴沿着范德华层的扶手椅方向。纳米带的形态由催化剂驱动的快速纵向生长决定,同时通过边缘特定结合到基面而进行横向扩展。这种组合生长机制能够实现温度控制的纳米带,其典型宽度高达 30 μm,长度超过 100 μm,同时保持厚度低于 50 nm。单个 GeSe 纳米带的纳米级阴极发光光谱表明,在室温下具有强烈的温度依赖性带边发射,其基本带隙和温度系数分别为 E g (0) = 1.29 eV 和 α = 3.0×10 -4 eV/K,证明了高质量 GeSe 和低浓度的非辐射复合中心,有望用于包括光发射器、光电探测器和太阳能电池在内的光电应用。
范德华 (vdW) 材料因其众多独特的电子、机械和热特性而备受关注。特别是,它们是单色台式 X 射线源的有希望的候选材料。这项研究表明,台式 vdW X 射线源的多功能性超出了迄今为止所展示的范围。通过在 vdW 结构和入射电子束之间引入倾斜角,理论和实验表明,可访问的光子能量范围增加了一倍以上。这使得 vdW X 射线源的实时调谐具有更大的多功能性。此外,这项研究表明,通过同时控制电子能量和 vdW 结构倾斜,可访问的光子能量范围可以最大化。这些结果将为高度可调的紧凑型 X 射线源铺平道路,其潜在应用包括高光谱 X 射线荧光和 X 射线量子光学。
磁耦合材料的应用为磁性的探索以及二维极限下的自旋电子学应用提供了新的机遇。[7–9] 在所有基于范德华层状体系的界面工程异质结构中,磁邻近效应对于操控自旋电子学、[10–12] 超导[13–15] 和拓扑现象至关重要。[16–18] 磁性 skyrmion 因其非平凡拓扑结构而得到深入研究,这导致了许多有趣的基本和动力学特性。[19–21] 这些主要见于非中心对称单晶[22–24] 超薄外延系统[25,26] 和磁性多层膜。 [27–31] 最近,在与氧化层 [32] 或过渡金属二硫化物 [33] 界面的范德华铁磁体中观察到了 Néel 型 skyrmion,通过调整铁磁体厚度可以控制 skyrmion 相。此外,使用各种范德华磁体,可以在其新界面中创建具有独特性质的 skrymion 相。承载多个 skyrmion 相的材料增加了该领域的丰富性,并且在设计方面具有额外的自由度