0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

五层菱面体石墨烯的轨道多铁性威廉希尔官方网站 研究

半导体威廉希尔官方网站 情报 来源:半导体威廉希尔官方网站 情报 2023-11-21 15:37 次阅读

原创彤心未泯(学研汇 威廉希尔官方网站 中心)

多铁性材料在多功能电、磁器件应用中具有重要的地位。具有蜂窝状晶格的二维材料是开发非常规多铁性的理想平台,其中铁性序是由轨道自由度驱动的,包括与电子谷相对应的铁谷性和由量子几何效应支持的铁轨道磁性。这些轨道多铁性材料可以提供强大的谷磁耦合和对外部场的大响应,从而实现多状态存储元件以及谷和磁状态的电控制等设备应用。

有鉴于此,麻省理工学院巨龙等人利用低温磁输运测量报告了五层菱面体石墨烯的轨道多铁性。在空穴掺杂处观察到了具有异常大的霍尔角( tanΘH>0.6)和轨道磁滞的反常霍尔信号Rxy。有四种具有不同谷极化和轨道磁化强度的这样的状态,形成谷磁四重态。通过扫描栅极电场E,作者观察到连接四重奏的Rxy的蝴蝶形磁滞。这种磁滞表明铁谷电子序耦合到复合场E·B,但不耦合到各个场。调整E将独立切换每个铁磁序并共同实现非易失性切换。总之,本工作证明了一种以前未知的多铁性,并指出了电可调超低功率谷电子学和磁性器件

本文要点

1)五层菱面体石墨烯轨道多铁性

作者通过将石墨烯和六方氮化硼 (hBN) 层之间的角度扭转到远离 0 度的角度以避免莫尔效应,探讨了菱面体堆叠五层石墨烯的轨道多铁性。结果表明,谷和轨道磁化强度是菱面体石墨烯中两个独立的有序参数。因此,可能存在四个谷极化态,(K, +M)、(K, -M)、(K',+M) 和 (K', -M)。

5489b6a6-7244-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图1 菱面体堆叠五层石墨烯中栅极诱导的贝里曲率和谷磁四重态

2)自发铁轨道磁性

作者展示了Rxx与零磁场中电子密度ne和E的函数关系并总结了ΔBc和 ΔRxy的值作为E的函数。注意到反常霍尔角异常大,最大tanQH>0.6。结合同位旋对称性破缺与反常霍尔信号,可以得出结论,翼区是谷极化的,磁滞回线表现出铁轨道磁性。定性地讲,扫描B同时切换谷值和磁化强度,通过在固定B处切换E的符号,谷序被翻转,而磁化强度保持不变,这展示了一种实现轨道磁性电调谐的机制。

54a48f44-7244-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图2 谷极化半金属中的铁轨道磁性

3)铁谷性

作者通过扫描B=20 mT处的电场E进一步探索谷和轨道磁阶,注意到小磁场用于抑制整个磁化强度的波动。作者展示了不同状态对应的能带结构和费米能级,结果表明,谷极化和轨道磁化强度是基态的两个不同的阶参数。此外,五层石墨烯中可能存在蝶形磁滞现象,因为谷极化半金属位于零 E 附近。谷极化的共轭场为E·B。轨道磁化强度和谷序之间的耦合可以通过每个空穴的自由能 F =−αV E·B来描述。

54af7620-7244-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图3 铁谷度

4)B和T依赖性铁谷性

接着,作者进一步探索了铁谷性对B和升高温度T的响应。作者探究了蝴形磁滞随B的演变规律,随着|B|增大,表现出迟滞的E范围逐渐缩小,作者还展示了定性描述B和T响应的模型。每个空穴的平均轨道磁矩大约是电子自旋磁矩的10倍,这使得与磁场的耦合更强。

54bafc84-7244-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图4 磁场和温度控制的铁谷性

5)轨道多铁性和切换

作者将铁谷性与传统铁序和共轭场进行了比较,谷序打破了反演对称性和时间反演对称性,铁谷性和轨道铁磁性的共存代表了一种以前未知的多铁性类型,其中两种顺序最终源自电子的轨道度而不是自旋。这两个级数彼此强烈耦合,类似于II型多铁性材料。栅极电场在两种铁序中都起着重要作用,可以使用E来独立控制谷和轨道磁化强度。谷磁四重态之间的切换只需要改变栅极电场,这优于电流感应的磁化强度切换。

54cdc67a-7244-11ee-939d-92fbcf53809c.png

图5 轨道多铁性的电气控制

审核编辑:黄飞

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 耦合
    +关注

    关注

    13

    文章

    582

    浏览量

    100860
  • 石墨烯
    +关注

    关注

    54

    文章

    1549

    浏览量

    79562
  • 磁性器件
    +关注

    关注

    1

    文章

    18

    浏览量

    8728

原文标题:石墨烯,Nature!

文章出处:【微信号:半导体威廉希尔官方网站 情报,微信公众号:半导体威廉希尔官方网站 情报】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    石墨电容

    。今天,我将为大家推荐一款高性能的石墨电容——4.2V 5500F 2.6Ah石墨电容,它或许将为您的应用带来革命的改变。 一、性能
    发表于 02-21 20:28

    国内成功研发石墨基锂离子电容器

      月19日消息,从青岛市科技局获悉,近日青岛市储能产业威廉希尔官方网站 研究院成功研发出高能量密度锂离子电容器,专家鉴定总体达到国际先进水平。该威廉希尔官方网站 突破了石墨复合电极设计与批量制备、可控均匀预嵌
    发表于 01-20 14:52

    石墨可让太阳能电池享受光速的快感

    能在中间层产生较强电流,这表明高能电子在上下石墨之间实现了隧穿且没有损失太多能量。  研究人员发表在最近出版的《自然·物理学》杂志上的论文称,他们在新
    发表于 01-28 11:16

    飞机机翼覆冰的融化也能用上石墨威廉希尔官方网站 了!

    在正文开始之前,楼主改了啦A梦主题曲的歌词,是这样的→_→“每天过的都一样,偶尔会突发奇想,自从有了石墨材料,新鲜科技每天不断~~”好吧,请原谅楼主的幼稚!下面进入主题。 对于冬季飞行来讲
    发表于 01-29 11:16

    研究表明石墨电极有助修复感知功能

      英国剑桥大学29日发布的一项研究成果显示,研究人员成功将石墨电极植入小鼠脑部,并直接与神经元连接,这项威廉希尔官方网站 未来可用于修复截肢、瘫痪甚至
    发表于 02-01 15:39

    厉害了,石墨!2017年热度依然不减

    `随着三部委《关于加快石墨产业创新发展的若干意见》持续推进、《战略新兴产业十三五发展规划》的出台和石墨产业化进程的不断推进,预计201
    发表于 01-18 09:09

    新兴产业的发展离不开石墨电池的问世

    `日前,当华为中央研究院瓦特实验室于第57届日本电池大会上宣布“推出业界首个高温长寿命石墨基锂离子电池”时,国内一片沸腾。尽管后来表明,此“石墨
    发表于 02-15 08:20

    石墨产业将迎爆发期,随着发布号电池的发布

    2月21日,中国最早从事石墨威廉希尔官方网站 研发的北京碳世纪科技有限公司召开石墨锂离子号充电电池
    发表于 02-27 09:12

    2017中国(上海)国际石墨威廉希尔官方网站 与应用展览会

    2017中国(上海)石墨新品发布会 2017上海国际纳米威廉希尔官方网站 与应用研讨会暨展览会主办单位:中国微米纳米威廉希尔官方网站 学会中国材料研究学会上海市纳米
    发表于 03-08 09:24

    放下身段、造福大众的石墨产品

    一定清楚它的价格堪比黄金。好比一块纯金的手机电池,谁用得起啊。业内人有个比方,“谁都知道钻石硬度好,可没人用来做菜刀。”其次,威廉希尔官方网站 难度大。清华能源互联网研究员刘冠伟则表示,石墨本身纳
    发表于 07-12 15:54

    2018中国(上海)国际石墨威廉希尔官方网站 与应用展览会

    展示会2018中国(上海)石墨新品发布会2018上海国际纳米威廉希尔官方网站 展览会第十届上海国际新材料展览会 主办单位:中国微米纳米威廉希尔官方网站 学会中国材料研究
    发表于 09-01 13:48

    聚碳9月石墨新产品发布会 不可错过的电池威廉希尔官方网站 三大亮点

    )的10C高倍率充放电的应用设备;三年内实现,基于G-LEP battery 工艺(石墨复合磷酸锂电池工艺)的40C高倍率充放电的应用设备;年内实现,基于G-Q battery
    发表于 09-02 11:42

    石墨发热膜应用

    品牌价值了,鲜有科技含量高的产品出现。医家智通过威廉希尔官方网站 研究,针对极寒地区、冬春季户外人士、体质虚寒人群及冬季爱美人员,在石墨发热膜的应用领域自主开发了高科技智能发热服饰。将
    发表于 12-22 17:26

    基于石墨的通信领域应用

    一、引言2010年,诺贝尔物理学被两位英国物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖诺夫夺得,他们因制备出了石墨而获此殊遇。而石墨的成功制备,引起了学界的巨大轰动,也引发了一场
    发表于 07-29 07:48

    石墨的基本特性和制备方法

    (Graphene)的理论研究已有60 多年的历史。石墨一直被认为是假设的结构,无法单独稳定存在,直至2004 年,英国曼彻斯特大学物
    发表于 07-29 06:24