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范德瓦爾斯(VDW) 材料由許多“堆疊”的二維層面組成，其不同尋常的電子性質(zhì)和特殊磁性，為今后電子學(xué)（包括自旋電子學(xué)）的發(fā)展提供了條件。
皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT)的FLEET研究團(tuán)隊(duì)在最近的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Fe3GeTe2（FGT）的厚度為200nm時將具有良好的性能。
這一開創(chuàng)性工作為新的研究領(lǐng)域（基于VDW異質(zhì)結(jié)的自旋電子學(xué)）鋪平了道路。
二維VDW材料將用于制造新型高性能電子、光電和光子器件。
然而，大多數(shù)材料很少會顯示出必要的磁性，所以二維VDW材料在自旋電子學(xué)中的應(yīng)用受到限制。
依據(jù)自旋電子學(xué)來講，具有硬磁性和近似矩形磁滯回線的VDW鐵磁金屬是必不可少的，垂直磁各向異性也是有利的。
皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT)的FLEET研究團(tuán)隊(duì)對單晶Fe3GeTe2（FGT）納米片進(jìn)行了異常霍爾效應(yīng)檢測，當(dāng)試樣厚度降到200 nm以下時可以得到所需要的磁性。
于是，研究人員開始定向研究FGT的材料性能在原子級厚度下的提升。
該研究的第一作者Cheng Tan稱：“長期以來，F(xiàn)GT一直被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ腣DW鐵磁金屬，但據(jù)其鐵磁性質(zhì)（在所有溫度下，MR / MS比值和矯頑磁力都非常小）顯示，F(xiàn)GT作為VDW磁異質(zhì)結(jié)組成部分的潛力有限。”
然而，這些特性主要由與厚度相關(guān)的疇結(jié)構(gòu)決定，并且分子束外延（MBE）生長和晶圓尺寸的FGT薄膜都可以提高的磁性能。
Tan解釋說：“因此我們降低了FGT的厚度，并不斷地檢測其性能。”
單晶FGT納米片霍爾效應(yīng)的檢測結(jié)果顯示，磁性主要由其厚度決定，當(dāng)材料厚度降到200nm以下時，可以達(dá)到所需要的磁性。這使得VDWFGT成為符合自旋電子學(xué)（基于VDW異質(zhì)結(jié)）的鐵磁金屬。其他研究人員將以該結(jié)論為基礎(chǔ)展開研究。
為了便于鑒定其他候選材料，研究人員建立了一種模型可以廣泛用于檢測VDW鐵磁薄膜和納米片。這將為研究VDW原子層間是否存在磁耦合的人們提供新的研究思路。
該研究主題的領(lǐng)導(dǎo)者Lan Wang說：“這是令人振奮的、具有開創(chuàng)性的研究，它為一個新的研究領(lǐng)域鋪平了道路：基于VDW異質(zhì)結(jié)的自旋電子學(xué)。”
Fe3GeTe2納米片與其他的VDW納米片進(jìn)行堆疊，可用于具有巨磁阻效應(yīng)和隧穿磁阻效應(yīng)的多種元器件。自旋軌道轉(zhuǎn)矩和自旋場效應(yīng)晶體管也有了進(jìn)一步深入研究的可能性。
這可用于研制基于VDW磁體的多種元器件。例如，二維磁性拓?fù)浣^緣體、由VDW鐵磁金屬堆疊形成的自旋軌道轉(zhuǎn)矩裝置。
今年四月，這項(xiàng)研究在Nature Communications上發(fā)表。由Nature的編輯Yu Gong（負(fù)責(zé)磁性材料和自旋電子學(xué)）選定，在4月份的Nature Communications Editors上，范德瓦爾斯Fe3GeTe2納米片的硬磁性在凝聚態(tài)物理學(xué)亮點(diǎn)中進(jìn)行展示。
除了澳大利亞研究委員會提供的卓越中心基金外，該研究還得到了信息和通信技術(shù)研究所（IITP）、基礎(chǔ)科學(xué)研究計(jì)劃和韓國國家研究基金會（NRF）的支持。
FLEET & 納米制造
Wang, Tan 和Albarakati都是FLEET（由澳大利亞政府資助）的成員，他們研發(fā)了新一代超低能電子產(chǎn)品。
FLEET的主要研究凝聚態(tài)物理學(xué)中的各種可能性。功能設(shè)備的納米制造將是該研究中心成功的關(guān)鍵。該項(xiàng)目由Lan Wang 領(lǐng)導(dǎo)的技術(shù)B在FLEET內(nèi)部進(jìn)行協(xié)調(diào)，并將研究中心的三個研究課題聯(lián)系起來。
FLEET將澳大利亞在微米和納米制造領(lǐng)域的實(shí)力與世界領(lǐng)先的在范德華異質(zhì)結(jié)制造方面的專業(yè)技術(shù)相結(jié)合，為先進(jìn)原子級薄膜元器件制造奠定了基礎(chǔ)。
最近，皇家墨爾本理工大學(xué)Wang的課題組研發(fā)出了構(gòu)建這種納米級結(jié)構(gòu)的方法。這種納米級結(jié)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)零耗散電流，其中包括兩個堆疊的二維半導(dǎo)體。
范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)包括兩個不同的原子薄層，由范德瓦爾斯（VDW）力結(jié)合在一起。
這些納米結(jié)構(gòu)是FLEET的研究課題1（拓?fù)洳牧希┖脱芯空n題2（激子超流體）的關(guān)鍵。
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