基于液相剥离墨水的溶液法制备具有长寿命自旋纠缠激子的NiPS3薄膜
化学物理
2023-03-22 v1 材料科学
摘要
反铁磁体是未来光自旋电子学应用的有前途材料,因为它们表现出太赫兹范围的自旋动力学且无净磁化。最近,报道了层状范德瓦耳斯(vdW)反铁磁体,其将低维激子特性与复杂自旋结构相结合。尽管存在多种制备vdW二维晶体的方法,但形成大面积连续薄膜具有挑战性,因为要么可扩展性有限,要么合成复杂,要么最终材料的光自旋电子学质量低。在此,我们制备了厘米级vdW二维反铁磁材料NiPS3薄膜,采用液相剥离(LPE)制成的晶体墨水制备。我们进行统计原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)表征,通过该基于墨水的制备控制横向尺寸和层数。利用低温超快光学光谱,我们解析了光激发激子的动力学。我们发现反铁磁自旋排列和自旋纠缠的Zhang-Rice多重态激子,其寿命在纳秒范围,以及超窄发射线宽,尽管我们的薄膜具有无序性质。因此,我们的发现证明了高质量NiPS3的可扩展薄膜制备,这对于将该二维反铁磁材料转化为自旋电子学和纳米级存储器件以及进一步探索其复杂的自旋-光耦合态至关重要。
引用
@article{arxiv.2303.11788,
title = {Solution-processed NiPS3 thin films from Liquid Exfoliated Inks with Long-Lived Spin-Entangled Excitons},
author = {Andrii Shcherbakov and Kevin Synnatschke and Stanislav Bodnar and Johnathan Zerhoch and Lissa Eyre and Felix Rauh and Markus W. Heindl and Shangpu Liu and Jan Konecny and Ian D. Sharp and Zdenek Sofer and Claudia Backes and Felix Deschler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.11788},
year = {2023}
}