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新加坡国立大学化学系Jiong Lu课题组--通过隧穿石墨烯可视化二维磁性绝缘体的原子结构和磁性
出处:公众号【石墨烯杂志】  录入日期:2021-02-20  点击数:57

  二维(2D)磁性与范德华(vdW)异质结构工程相结合的发现,为创建具有非平凡磁性的人造磁性结构提供了前所未有的机会。其进展取决于对原子尺度上二维磁体的电子和磁性的深入理解。尽管可以通过扫描隧道显微镜/光谱法(STM/STS)探测局部电子特性,但由于缺少导电路径和极高的空气敏感性,其在研究2D磁绝缘子中的应用仍然难以捉摸。
  在这里,我们利用石墨烯对隧穿电子的透明性,可以通过STM对石墨烯覆盖的几层CrI3(FL- CrI3)进行电子和磁性表征。STS揭示了FL-CrI3的电子结构,包括其磁态的平坦带。通过通过dI/dV映射中与磁场有关的莫尔条纹对比度,可以看到FL-CrI3从AFM到FM的转变,这是由于石墨烯与具有不同层间磁耦合的自旋极化CrI3带之间的电子杂化发生了变化。我们的研究结果为探测2D磁绝缘子的原子级电子和磁性提供了一条通用的途径,以用于未来的自旋电子学和量子技术应用。

  Fig. 1 通过STM研究的G/FL- CrI3/Gr的vdW异质结构。

  Fig. 2 G/ CrI3的电子结构。
 

 

  Fig. 3 G/FL- CrI3/Gr的STM测量。

 

   Fig. 4 dI/dV图中与磁场有关的莫尔条纹对比度。


  Fig. 5 在AFM和FM层间耦合下G/四层CrI3的原子能带结构相关性。
  相关研究成果于2021年由新加坡国立大学化学系Jiong Lu课题组,发表在Nature Communications上。原文:Visualizing atomic structure and magnetism of 2D magnetic insulators via tunneling through graphene。

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