通过双插层调控过渡金属硫族化合物中的 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用
介观与纳米尺度物理
2021-07-14 v2 材料科学
摘要
Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用(DMI)对于形成各种手性自旋织构、磁子的新奇行为以及其在高能效自旋电子器件中的潜在应用至关重要。在此,我们通过插层 Fe 原子在过渡金属硫族化合物(TMD)2H-TaS2 中实现了可观的体相 DMI,Fe 原子形成破缺空间反演对称性的手性超晶胞,并作为磁有序的来源。利用新开发的质子门技术,栅极控制的质子插层可进一步改变载流子密度,并通过 Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida 机制强烈调控 DMI。所得在 -5.2V 下的巨拓扑霍尔电阻率为 1.4 uohm.cm(约为零偏置值的 460%),大于大多数已知磁性材料。理论分析表明,如此大的拓扑霍尔效应源于由 DMI 稳定的二维 Bloch 型手性自旋织构,而大的反常霍尔效应来自自旋轨道相互作用导致的带隙 Dirac nodal line。2H-TaS2 中的双插层为揭示庞大 TMD 家族中 DMI 的本质提供了一个模型体系,以及一种栅极调控 DMI 的有前景途径,这进一步实现了对手性自旋织构及相关电磁现象的电场控制。
引用
@article{arxiv.2011.02642,
title = {Tailoring Dzyaloshinskii-Moriya interaction in a transition metal dichalcogenide by dual-intercalation},
author = {Guolin Zheng and Maoyuan Wang and Xiangde Zhu and Cheng Tan and Jie Wang and Sultan Albarakati and Nuriyah Aloufi and Meri Algarni and Lawrence Farrar and Min Wu and Yugui Yao and Mingliang Tian and Jianhui Zhou and Lan Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.02642},
year = {2021}
}
备注
21 pages, 4 figures