范德华(vdW)材料的不同寻常的电子和磁性，由许多“堆叠”的二维层组成，为未来的电子学提供了潜力，包括自旋电子学。
在最近的一项研究中，RMIT的FLEET研究人员发现了一种很有前途的候选材料Fe3.GeTe2(FGT)符合要求——前提是它的层厚度只有1毫米的2亿分之一。
这项开创性的工作为一个新的研究领域铺平了道路，即基于vdW异质结构的自旋电子学。
二维vdW材料是新型高性能电子、电光和光子器件的潜在构建模块。
然而，它们在自旋电子学中的应用受到限制，因为很少有材料显示所需的磁性。
在自旋电子学中，具有硬磁性和近方形磁滞回线的vdW铁磁金属是必不可少的。垂直磁各向异性也是有利的。
FLEET的RMIT研究人员对单晶铁进行了异常霍尔效应测量3.GeTe2(FGT)纳米薄片，当样品厚度减小到小于200nm时，解决了所需的磁性能。
研究人员的动机是研究FGT在原子级薄厚度下的改进性能。
Cheng Tan (RMIT)研究了范德华磁性材料和异质结构在量子反常霍尔效应器件中的潜力，其中电子传输可以在没有散射的情况下发生，并且没有外加磁场或超低温，使其成为未来低能电子器件的理想候选者。
“FGT一直被认为是一种很有前途的vdW铁磁金属”，主要作者Cheng Tan解释说。“但它的铁磁特性(在所有温度下的MR/MS比和矫顽力都非常小)表明，作为vdW磁异质结构的基石，它的潜力有限。”
然而，这些性能强烈依赖于厚度相关的畴结构，而分子束外延(MBE)生长的晶圆级FGT薄膜具有改善的磁性能。
“所以我们减小了厚度，继续测量，”谭解释说。
单晶FGT纳米片的霍尔效应测量表明，磁性能高度依赖于厚度，并且通过将厚度减小到200 nm以下，可以实现所需的特性，使vdW FGT成为一种适合于基于vdW异质结构的自旋电子学的铁磁性金属。
其他研究人员将以这些结果为基础。
为了更好地识别其他候选材料，研究人员开发了一个可以推广到vdW铁磁薄膜或纳米片的模型，这将为研究vdW原子层之间可能存在的磁耦合开辟新的研究途径。
王兰领导着FLEET的使能技术B，涵盖了所有三个研究主题。
“这是一项令人兴奋的开创性工作，”研究主题负责人王兰(音译)说。“它为一个新的研究领域铺平了道路:基于vdW异质结构的自旋电子学”。
与其他vdW纳米片叠加，Fe3.GeTe2纳米片可用于各种具有巨磁阻和隧穿磁阻的器件。自旋轨道转矩和自旋场效应晶体管器件是进一步的可能性。
有机会设计和制造许多基于vdW磁体的设备。例如，磁化二维拓扑绝缘体，或为自旋轨道扭矩器件堆叠vdW铁磁金属。
这项研究纳米片状范德华Fe3GeTe2的硬磁性能发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的一篇论文，在2008年进行了展示四月的《自然通讯》编辑的凝聚态物理亮点由《自然》杂志编辑龚宇(磁性材料与自旋电子学)选择。
除了由澳大利亚研究理事会资助的卓越中心外，研究还得到了信息与通信技术促进研究所(IITP)、基础科学研究计划和韩国国家研究基金会(NRF)的支持。
舰队和纳米制造
Wang, Tan和Albarakati是FLEET的成员，FLEET是一家澳大利亚政府资助的研究中心，致力于开发新一代超低能耗电子产品。
FLEET的研究处于凝聚态物理学的极限。功能设备的纳米制造将是该中心成功的关键，在FLEET内部通过启用技术B，由王兰领导，并将中心的三个研究主题联系起来。
FLEET将澳大利亚在微纳米制造方面的优势与世界领先的范德华异质结构制造专业知识相结合，以建立先进的原子薄器件制造能力。
Wang在RMIT的团队最近发展的方法来建立这样的纳米级结构，需要实现零耗散电流，由两个堆叠的二维半导体组成。
这种结构被范德华力束缚在一起，并由孪生的、不同的、原子薄的层组成，被称为范德华异质结构。
这些纳米结构是FLEET研究主题1 (雷竞技苹果版)及研究主题二(激子超流体）.
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- 首席研究员王澜教授lan.wang@rmit.edu.au
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