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复旦大学物理系 Science:二维材料磁性研究新突破

时间:2019-12-03 点击量: 11

   范德华力(即分子间相互作用力),是一种强度弱于化学键的作用力。来自复旦大学物理系的高春雷和吴施伟教授通过调变二维材料CrBr3 内层间范德华力,实现对其磁学性能的调控。该研究成果发表在最新一期的Science上。

近年来,二维磁性材料在国际上成为备受关注的研究热点。它们能将自发磁化保持到单原胞层厚度,为人们理解和调控低维磁性提供了新的研究平台,也为二维磁性与自旋电子学器件的研发开辟了新的方向,在新型光电器件、自旋电子学器件等方面有着重要应用价值。

复旦大学物理系吴施伟教授课题组和高春雷教授课题组对二维材料的磁学性质以及应用有多年研究经历,特别是 CrX3 这一类单层、双层二维材料。今年 8 月份,他们在 Nature 上刊文报道其在二维磁性材料双层三碘化铬中观测到源于层间反铁磁结构的非互易二次谐波非线性光学响应,并揭示了三碘化铬中层间反铁磁耦合与范德瓦尔斯堆叠结构的关联。

在最新发表的这篇 Science中,他们首先发现单层与双层 CrX3 二维材料的磁性会有所不同,并且不同卤素(比如 I Br)的 CrX3,即使层数相同,其磁性也会不同。研究者通过原位自旋极化扫描隧道显微镜等表征手段展开研究,结果表明:这一现象与层间的范德华力息息相关。

本文亮点:通过原位自旋极化扫描隧道显微镜等表征手段揭示了层间范德华力和 CrBr3  二维材料磁性的关系。

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▲ 图1:单层和双层 CrBr3 的结构表征

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▲ 图2:单层 CrBr3自旋极化隧穿

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▲ 图 3:双层CrBr3 层间的铁磁性耦合。

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▲ 图 4:双层 CrBr3 层间的反铁磁性耦合。


作者简介

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高春雷教授

主要经历:(Experiences)
2000复旦大学-学士;2003复旦大学-硕士;2006德国马普微结构物理研究所-博士


2007-2009德国马普微结构物理研究所-博士后;2009-2015 上海交通大学物理与天文系-特别研究员;2015年5月至今复旦大学教授,博士生导师


教学与研究领域:
教学:讲授《大学物理》、《固体物理》、《表面与低维物理》等课程。
研究领域:表面磁学。利用自旋极化扫描隧道显微镜研究各类磁性体系的表面磁结构以及在原子尺度研究自旋激发和自旋翻转等现象,理解结构、电子态和磁性之间的关系。研究对象包括薄膜和纳米磁性结构,磁性分子,以及磁性半导体和磁性拓扑绝缘体等。

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吴施伟教授
主要经历:
2001复旦大学物理系学士;2007加州大学尔湾分校物理系博士;2007.11-2011.1劳伦斯伯克利国家实验室的纳米科学研究中心(Molecular Foundry)博士后;2011.2—至今复旦大学物理系教授,博士生导师

教学与研究领域:
研究领域:实验凝聚态物理和表面科学;扫描探针显微;超快纳米光学
研究方向:开发和利用各种先进的扫描探针技术及其与光学技术的结合来研究小尺度体系中的物理,并从微观角度解决凝聚态物理和表面科学中一些前沿的或疑难的问题。


来源:研之成理