通过界面相互作用稳定 Epitaxial 2D 磁性气泡域
材料科学
2026-03-26 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
二维范德华力磁性体和拓扑绝缘体的 epitaxial 异质结构为探索支配低维量子系统中磁性纹理的界面自旋相互作用提供了强大的平台，同时实现了高度有效的原子薄层自旋轨道扭矩存储和计算架构。尽管如此，这些界面相互作用在决定磁性域相稳定性方面的根本作用仍然鲜有了解。本文我们利用扫描透射 X 射线显微镜对 epitaxial Fe3GeTe2/Bi2Te3 异质结构中的纳米尺度磁性纹理进行成像，通过热释放胶带干转移工艺将其转移到 X 射线透明的硅富氮膜上。在零场冷却条件下，我们观察到从 75 K 到 165 K 以及在不同层数 Fe3GeTe2/Bi2Te3 异质结构中均存在稳健的气泡域相。与此相比，剥离的单晶 Fe3GeTe2 薄片在厚度超过 20 nm 时观察到 ZFC 条纹域，而厚度小于 15 nm 的薄片尚未报告存在域。第一性原理计算和微磁动力学模拟表明，界面与 Bi2Te3 的相互作用修改了磁各向异性性，并引入界面 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用，将磁相空间向气泡域稳定化倾斜，而无需场冷却。我们的结果为通过界面工程实现磁性域的相选择性控制提供了新策略。
引用
@article{arxiv.2603.24055,
title = {Stabilizing Magnetic Bubble Domains in Epitaxial 2D Magnet/Topological Insulator Heterostructures through Interfacial Interactions},
author = {Thow Min Jerald Cham and Mowen Zhao and Wenyi Zhou and Andrew Koerner and Dang-Khoa Le and Ziling Li and Lukas Powalla and Derek Bergner and Eklavya Thareja and Camelia Selcu and Sadikul Alam and Sebastian Wintz and Markus Weigand and Jinwoo Hwang and Jacob Gayles and Roland Kawakami and Yunqiu Kelly Luo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.24055},
year = {2026}
}