Transição de fase magnética à temperatura ambiente induzida por portão realizada em nanoflocos ferromagnéticos de van der Waals

Intercalando prótons no ferromagneto Cr de van der Waals_1.2Te₂ nanoflocos, um grupo de pesquisadores induziu com sucesso uma transição de fase magnética à temperatura ambiente do ferromagnetismo para o antiferromagnetismo.

A colaboração envolveu professores do Laboratório de Alto Campo Magnético dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei, da Academia Chinesa de Ciências (CAS), da Universidade de Tecnologia de Hefei, da Universidade de Tecnologia do Sul da China e da Universidade de Ciência e Tecnologia da China.

A pesquisa foi publicada recentemente em Cartas de revisão física.

Controlar a direção da magnetização em ferromagnetos bidimensionais é vital para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos supercompactos e não voláteis. Em dispositivos spintrônicos tradicionais, a direção da magnetização geralmente pode ser alterada por um campo magnético local induzido por corrente ou por torque de transferência de spin. No entanto, a alta densidade de portadores nos ferromagnetos itinerantes de van der Waals é difícil de ajustar, o que tem dificultado o progresso nesta área.

Nesta pesquisa, os pesquisadores fabricaram monocristais de alta qualidade e descobriram que Cr_1.2Te₂ nanoflocos esfoliados desses cristais exibiram loops de histerese em formato quadrado à temperatura ambiente, confirmando seu alto valor prático.

Um estudo mais aprofundado descobriu que em T = 200 K, o magnetismo em um Cr com 40 nm de espessura_1.2Te₂ nanoflake exibiu uma evolução não monotônica contra a tensão da porta. Especificamente, com a resistividade Hall anômala primeiro aumentando e depois diminuindo.

Quando a concentração de dopagem eletrônica n_e=3,8×10²¹cm^-3 em V_g=-14 V, a resistividade Hall anômala desapareceu, revelando uma possível transição de fase magnética.

A análise teórica mostrou que a dopagem do tipo eletrônico pode ser alcançada em Cr intercalado com prótons_1.2Te₂e uma transição de fase magnética de FM para AFM pode ser realizada com uma concentração crítica de dopagem de cerca de 10²¹cm^-3o que é consistente com suas observações experimentais.

Esta transição de fase FM para AFM em um ímã de van der Waals à temperatura ambiente pode levar a dispositivos spintrônicos aprimorados, de acordo com a equipe.