【儀表網 儀表研發】近期，中科院合肥研究院強磁場中心盛志高研究員課題組與中國科學技術大學張振宇教授等人合作，成功研發了一種新型二維同質偏置器件。與三維同類器件相比，該二維偏置器件具有無老化、可延長、可恢復等特點，不僅為低維磁性器件設計和交換偏置效應機理的研究提供了新思路，且有望成為二維電子技術與裝備中的核心磁性元器件。相關研究成果發表在國際期刊先進材料(Advanced Materials)上，并申請了發明專利。
 

　　二維范德瓦爾斯磁性材料，因其層狀結構、無懸鍵表面、強磁各向異性等特性，為基礎磁性研究和低維磁性器件開發提供了極佳的平臺。但弱的層間耦合作用，極大限制了二維磁性材料的功能器件應用。因此，如何有效通過界面工程，實現強的磁交換作用(如交換偏置效應，ExB)，已成為構建二維磁性器件的關鍵科學問題之一。
 

　　針對這一問題，盛志高課題組經過大量材料篩選與技術探索，最終發現通過單軸壓力技術，可以將具有鐵磁基態的二維鐵鍺碲(Fe3GeTe2)材料誘導成為具有鐵磁-反鐵磁共存的材料同質、磁性異質結構，且發現該結構具有實用級的交換偏置效應。這一壓力誘導相變被磁光測試、高分辨透射電子顯微鏡測試、及第一性原理計算證實。由于該材料同質、磁性異質結構的鐵磁-反鐵磁耦合發生在同質結內部，其原子級平滑的磁界面使其交換偏置效應展現出無老化(non-aging)、可延長(extendable)，可恢復(rechargeable)等三維器件中不存在的優良特性。這一結果為設計和開發高性能二維磁性器件開辟了一條新的途徑，其優異的交換偏置特性為二維磁性器件的有效應用提供了機遇。
 

　　強磁場中心盛志高研究員和中國科學技術大學張振宇教授為本文的共同通訊作者。山西師范大學許小紅團隊，中科院合肥研究院固體所羅軒、強磁場中心孫玉平團隊共同參與此項課題研究。該項研究獲得了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、安徽省實驗室方向基金、中科院合肥研究院院長基金、以及國家重大科技基礎設施“穩態強磁場實驗裝置”(SHMFF)的支持。
 

　　圖1：(a)單軸加壓處理后誘導FGT磁轉變的示意圖；(b)加壓后FGT的磁光現象；(c)FGT無老化、可延長、可恢復的交換偏置效應示意圖