FePS3-Fe5GeTe2 范德瓦耳斯异质结构中的栅极可调交换偏置效应
材料科学
2022-08-23 v1
摘要
电栅极调控的交换偏置（EB）效应是自旋电子学应用长期追求的目标。同时，范德瓦耳斯（vdW）磁性异质结构的出现为层间磁耦合研究提供了理想平台。然而，迄今为止，电栅极控制的 EB 效应尚未在 vdW 异质结构中实现。在此，我们首次在 vdW 反铁磁（AFM）-铁磁（FM）异质结构 FePS3-Fe5GeTe2 中实现了电可控 EB 效应。对于原始 FePS3-Fe5GeTe2 异质结构，由于强界面耦合可产生显著的 EB 效应，且其依赖于铁磁层的厚度。通过施加固态质子栅极，EB 效应可通过质子嵌入与脱嵌被大幅电学调控。在 Vg = -3.15 V 时，EB 场达到矫顽场的 23%，阻断温度超过 50 K。质子嵌入不仅调控平均磁交换耦合，还改变 AFM 构型并将异质界面在未补偿 AFM-FM 界面与补偿 AFM-FM 界面之间转换。这些改变导致总界面交换耦合及相应 EB 效应的剧烈调制。该研究是迈向基于 vdW 异质结构的未来低能耗电子学磁逻辑的重要一步。
引用
@article{arxiv.2203.10686,
title = {Gate-tunable exchange bias effect in FePS3-Fe5GeTe2 van der Waals heterostructures},
author = {Sultan Albarakati and Wen-Qiang Xie and Cheng Tan and Guolin Zheng and Meri Algarni and Junbo Li and James Partridge and Michelle J. S. Spencer and Lawrence Farrar and Yimin Xiong and Mingliang Tian and Xiaolin Wang and Yu-Jun Zhao and Lan Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.10686},
year = {2022}
}
备注
19 pages, 5 figures