范德瓦耳斯层状磁体 CrSBr 中按需实现的原子级自旋织构
介观与纳米尺度物理
2023-01-16 v2 材料科学
摘要
在低维材料中调控磁性，对于设计特征尺寸可与若干临界长度尺度相比拟、并利用功能性自旋织构的器件至关重要，从而可实现低功耗自旋电子学与磁电器件。[1] 与传统的共价结合体材料不同，范德瓦耳斯（vdW）结合的层状磁体 [2-4] 为构造自旋织构提供了非凡的自由度。[5] 然而，其结构不稳定性阻碍了微观研究与操控。在此，我们展示了在层状磁体 CrSBr 中的纳米级结构控制，可创造低至原子尺度的新颖自旋织构。我们表明，利用电子束驱动局域结构相变、在不同方向局域交换键合是可行的，从而有效在水平 vdW 结合的剥离薄片中嵌入具垂直 vdW 层的区域。我们计算得出，新形成的二维结构面内为铁磁有序且具可见光波段能隙，层间为弱反铁磁性。我们的研究为设计与研究低至单原子灵敏度的新颖自旋织构及相关量子磁相奠定基础，并有可能借此创造按需自旋哈密顿量以探究物理学基本概念 [6-10]，以及实现具纳米特征尺寸的高性能自旋电子、磁电与拓扑器件。[11,12]
引用
@article{arxiv.2107.00037,
title = {Atomistic spin textures on-demand in the van der Waals layered magnet CrSBr},
author = {Julian Klein and Thang Pham and Joachim Dahl Thomsen and Jonathan B. Curtis and Michael Lorke and Matthias Florian and Alexander Steinhoff and Ren A. Wiscons and Jan Luxa and Zdenek Sofer and Frank Jahnke and Prineha Narang and Frances M. Ross},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.00037},
year = {2023}
}
备注
Main manuscript: 11 pages, 4 figures ; Extended data: 22 pages, 19 figures