本周公布的一项由皇家墨尔本理工学院领导的国际合作，在一层铁磁体中实现了创纪录的电子掺杂，引起了磁相变，这对未来的电子学具有重大前景
利用电压控制磁性(或自旋方向)对于未来低能量高速纳米电子和自旋电子器件，如自旋轨道转矩器件和自旋场效应晶体管的发展至关重要。
层状铁磁体中超高电荷掺杂诱导的磁相变在反铁磁自旋电子器件中具有广阔的应用前景。
澳大利亚皇家理工学院、新南威尔士大学、卧龙岗大学和FLEET合作伙伴高磁场实验室(中国)的合作首次证明了超高电子掺杂浓度(高于1021厘米－3)可以在层状范德华金属材料Fe中诱发5GeTe2并能进一步引起磁性基态由铁磁态向反铁磁态的转变。
vdW铁磁体的调谐磁性菲5GeTe2(F5GT)
层状vdW磁性材料的出现加速了新型vdW自旋电子器件的发展。欧洲杯足球竞彩
与流动铁磁体相比，反铁磁体作为未来自旋电子器件的基石具有独特的优势。它们对杂散磁场的坚固性使它们适合于存储设备，而基于afm的自旋轨道转矩设备需要比铁磁体中更低的电流密度。
然而，目前vdW巡回反铁磁体仍然稀缺。
除了直接合成vdW反铁磁体外，另一种可能实现这一功能的方法是在已有的vdW巡回铁磁体中诱导磁相变。
“我们选择了新合成的vdW巡回铁磁体Fe5GeTe2(F5GT)”该研究的第一作者，舰队研究员陈博士(RMIT)说。
“我们之前在《Fe》上的经验3.GeTe2(Nature Communication 2018)使我们能够快速识别和评估材料的磁性，一些研究表明Fe5GeTe2对局部原子排列和层间堆叠结构非常敏感，这意味着它可能通过掺杂诱导其发生相变。”Cheng说。
研究小组首先研究了铁的磁性5GeTe2通过电子传输测量得到不同厚度的纳米薄片。
然而，初始输运结果也表明，Fe中的电子密度5GeTe2是预期的高，说明由于金属中的电屏效应，传统的栅极电压很难调节磁性:
“尽管铁的电荷密度很高5GeTe2我们知道通过质子门控调节材料是值得尝试的，就像我们之前在Fe中所做的那样3.GeTe2(Physical Review Letters 2020)，因为质子可以很容易地穿透中间层，诱导大电荷掺杂，而不会破坏晶格结构。”合著者郑国林博士(也是皇家墨尔本理工学院的)说。
固体质子场效应晶体管的制造(SP-FET)
像所有超越cmos的传统计算研究人员一样，该团队正在寻求制造一种改进形式的晶体管，这种开关为现代电子提供了二进制主干。
固体质子场效应晶体管(SP-FET)是一种基于插入(插入)质子而开关的晶体管。与传统的质子场效应晶体管不同(质子场效应晶体管通过浸渍液体进行转换，被认为是连接传统电子学和生物系统的有前途的候选器件)。， SP-FET是固体的，因此适合在实际设备中使用
SP-FET已经被证明在调谐厚金属材料方面非常强大(即，它可以诱导大电荷掺杂水平)，这是很难通过传统的电介质基或离子液体门控技术调制的(因为金属中的电屏蔽效欧洲杯足球竞彩应)。
通过用Fe制备固体质子场效应晶体管(SP-FET)5GeTe2，该团队能够戏剧性地改变Fe中的载流子密度5GeTe2改变它的磁性基态。进一步的密度泛函理论计算证实了实验结果。
“所有的样品都表明，随着质子插入量的增加，铁磁态可以逐渐被抑制，最后我们看到几个样品没有出现磁滞环，这表明磁性基态发生了变化，理论计算与实验结果一致。”Cheng说。
成功地在金属vdW铁磁铁中实现了AFM相5GeTe2纳米片是迈向vdW反铁磁器件和高温下工作的异质结构的重要一步。”合著者王兰教授(也是皇家墨尔本理工学院的)表示。
“这再次证明了我们的质子门技术在电子传输实验中是一种强大的武器，可能在其他领域也很好。”
这项研究范德华磁体Fe的门控磁相变5GeTe2＂发表在纳米快报2021年6月。(DOI: 10.1021 / acs.nanolett.1c01108)
澳大利亚研究委员会、国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费专项资金、欧洲杯线上买球合肥科学中心与高磁场实验室协同创新项目。欧洲杯线上买球
实验研究在澳大利亚国家制造设施(ANFF)维多利亚节点的RMIT微纳米研究设施(MNRF)、RMIT显微和显微分析设施(RMMF)以及中国安徽的高磁场实验室进行。
自旋电子器件在FLEET(澳大利亚卓越研究委员会中心)的启用技术B中进行研究。未来低能耗电子技术中心(FLEET)汇集了100多名澳大利亚和国际专家，共同的使命是开发新一代超低能耗电子产品。这项工作背后的动力是计算能源使用的日益严峻的挑战，计算能源消耗了全球电力的5-8%，并且每十年翻一番。
