ABC堆叠少层石墨烯中的栅极可调磁性及巨磁阻
介观与纳米尺度物理
2019-11-12 v1 材料科学
摘要
磁性是量子集体态的典型现象，并在动态随机存取存储器（DRAM）等半导体技术中有着广泛应用。在常规材料中，磁性通常源于d壳层或f壳层电子磁矩间的强交换相互作用。然而，磁性也可在由非磁性元素构成的完美晶格中出现。例如，具有高态密度（DOS）的平带系统可能发展出自发磁有序，如Stoner判据所示。本文报道了菱方堆叠少层石墨烯（r-FLG）中的可调磁性。在较小但有限的掺杂（n~10^11 cm-2）下，我们观测到显著的电导滞回以及随磁场变化超过1000%的巨磁导。这两种现象均可由载流子密度和温度调控，并在n>10^12 cm-2或T>5K时消失。这些结果得到了第一性原理计算的证实，计算表明掺杂r-FLG中形成了半金属态，其磁化强度可由电场调控。我们的实验与理论联合工作表明，源于平带中强电子相互作用的磁性与自旋极化，出现于完全由碳原子构成的体系中。磁性的电场可调性为自旋电子学和低能耗器件工程提供了前景。
引用
@article{arxiv.1911.04450,
title = {Gate Tunable Magnetism and Giant Magnetoresistance in ABC-stacked Few-Layer Graphene},
author = {Yongjin Lee and Shi Che and Jairo Velasco and David Tran and Jacopo Baima and Francesco Mauri and Matteo Calandra and Marc Bockrath and Chun Ning Lau},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.04450},
year = {2019}
}