二维材料上 Cr2Te3 的外延范德瓦耳斯异质结构
材料科学
2023-03-07 v1
摘要
实现具有高居里温度（TC）和垂直磁各向异性（PMA）的二维（2D）铁磁材料的大规模生长，对于开发超紧凑磁传感器和磁存储器极为重要。在此背景下，范德瓦耳斯（vdW）材料 Cr2Te3 显现为一个有前景的候选者。块体 Cr2Te3 表现出强 PMA 和 180 K 的 TC。此外，在超薄薄膜中，可通过调控组分、应变或施加电场来调整 PMA 和 TC。在本工作中，我们展示了在三类二维材料上分子束外延（MBE）生长五层准自支撑 Cr2Te3 的 vdW 异质结构：石墨烯（半金属）、WSe2（半导体）和 Bi2Te3（拓扑绝缘体）。通过将原子级结构与化学分析与第一性原理计算相结合，我们确认了 Cr2Te3 薄膜在二维材料上的单晶特性以及尖锐的 vdW 界面。它们均表现出 PMA 和接近块体 Cr2Te3 的 180 K 的 TC。第一性原理计算证实了该 PMA，并展示了其强度如何依赖于应变。最后，霍尔测量揭示了强烈的反常霍尔效应，其在特定温度改变符号。我们从理论上用费米能级附近贝里相的符号变化解释了该效应。这一转变温度依赖于邻近的二维材料，特别是电荷转移的结果。MBE 生长的 Cr2Te3/二维材料双层构成了用于进一步发展结合 PMA、大自旋轨道耦合和尖锐 vdW 界面的自旋电子器件的模型系统。
引用
@article{arxiv.2303.03076,
title = {Epitaxial van der Waals heterostructures of Cr2Te3 on 2D materials},
author = {Quentin Guillet and Libor Vojacek and Djordje Dosenovic and Fatima Ibrahim and Herve Boukari and Jing Li and Fadi Choueikani and Philippe Ohresser and Abdelkarim Ouerghi and Florie Mesple and Vincent Renard and Jean-Francois Jacquot and Denis Jalabert and Hanako Okuno and Mairbek Chshiev and Celine Vergnaud and Frederic Bonell and Alain Marty and Matthieu Jamet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.03076},
year = {2023}
}
备注
18 pages, 13 figures and Supplemental Material