Новый материал обладает свойствами, которые делают его перспективным кандидатом для новых областях, как магнитные twistronic техники и спинтроники, а также достижения в области хранения данных и дизайн устройства.
Все элементы находятся там, чтобы начать с, так сказать; это просто вопрос выяснить, на что они способны — в одиночку или вместе. Для лаборатории Лесли Скооп, один недавно такое расследование вскрыло слоистого соединения с тремя свойствами не ранее, как известно, существуют в одном материале.
С международной междисциплинарной команды, Скооп, доцент кафедры химии, и postdoctoral научный сотрудник Шиминг леев, опубликовал статью на прошлой неделе в развития науки и техники сообщает, что ван-дер-Ваальса материал гадолиний tritelluride (GdTe3) показывает самую высокую электронную подвижность среди всех известных слоистых магнитных материалов. Кроме того, он имеет магнитный порядок, и можно легко слущиваются.
В совокупности эти свойства делают его перспективным кандидатом для новых областях, как магнитные twistronic техники и спинтроники, а также достижения в области хранения данных и дизайн устройства.
Команда Скооп изначально раскрыли эти уникальные характеристики в начале 2018 года, вскоре после начала проекта. Их первый успех был продемонстрировать, что GdTe3 легко exfoliable вплоть до ультратонких чешуек ниже 10нм. Впоследствии, команда провела два года повышением чистоты материала кристаллы до состояния, что только служил, чтобы усилить результаты. В лаборатории уже отправлены несколько образцов для исследователей, жаждущих изучить, как материал помещается в категории ранее занятый только черный фосфор и графит. Высокая мобильность является редкостью в слоистых материалов.
Свойства, описанные в исследовании, описаны как квантовые осцилляции или «плюх», которые могут быть измерены, являются настолько выраженными, что их наблюдали без особых зондов и оборудования обычно находится в Национальной лаборатории.
«Обычно, если вы видите эти колебания, это частично зависит от качества вашего образца. Мы действительно сели и производятся лучшие кристаллы можно. В течение двух лет мы улучшили качество, так что эти колебания становились все более и более драматичной», — сказал Скооп. «Но первые образцы уже показали их, хотя с первых кристаллов мы выросли, мы не знаем точно, что мы делали», — сказал Скооп.
«Для нас это было очень волнительно. Мы видели эти результаты высокоподвижных электронов в этом материале, который мы не ожидали. Конечно, мы надеялись на хорошие результаты. Но я не ожидал, что это будет так драматично,» Скооп добавил.
Лей охарактеризовал эту новость как «прорыв» во многом из-за высокой мобильности. «Добавление этого материала в зоопарк 2Д ван-дер-Ваальса материалов как добавление вновь открывшимся ингредиент для приготовления пищи, который позволяет новые вкусы и блюда», — сказал он.
«Итак, сначала вы получаете эти материалы. Следующим важным моментом является определение потенциала: какова функция устройства можно сделать из него? Какова производительность мы можем улучшить в следующем поколении материалами по этой линии?»
Редкоземельный tritelluride, GdTe3 имеет подвижность носителей за 60,000 см2в-1С-1. Это означает, что если в поле один вольт на сантиметр наносится на материал, электроны движутся с чистой скоростью 60,000 см в секунду. Для сравнения, поездок в другие магнитные материалы часто оказываются лишь несколько сотен см2в-1С-1 .
«Высокая мобильность является важным, поскольку это означает, что электроны внутри материалы способны путешествовать на высоких скоростях с минимальным рассеянием, тем самым уменьшая тепловыделение любые электронные устройства, построенные из него,» сказал Лэй.
Ван-дер-Ваальса материалы, в которых слои связаны слабой силой-являются исходными соединениями в 2D материалов. Исследователи изучают их для следующего поколения изготовления устройства, а также для использования в twistronics, впервые описана в научном сообществе несколько лет назад. С twistronics, слои 2D материалы не выровнены или витой, как они лежали одна над другой. Разумное рассогласование кристаллической решетки может изменить электрические, оптические и механические свойства в стороны, что может дать новые возможности для приложений.
Кроме того, он был обнаружен около 15 лет назад, что ван-дер-Ваальса материалами могут быть вспученный вниз на тонкий слой-то же обыденностью, как скотч. Это откровение взволновало многих новых разработок в области физики. Наконец, 2Д материалы были только недавно открыл выставку магнитный порядок, в котором спины электронов притираются друг к другу. Все «тонкие» устройства-жесткие диски, например, — основаны на материалах магнитно заказ различными способами, которые производят различную эффективность.
«Мы нашли этот материал, где электроны стрелять через как на дороге-замечательно, очень легко, быстро,» сказал Скооп. «Наличие этого магнитного порядка в дополнение и потенциал, чтобы идти в двух измерениях-это просто нечто уникально новое для этого материала.»
Результаты исследования показали молодым лаборатории Скооп, созданная чуть более двух лет назад. Они являются продуктом сотрудничества с Принстонского Центра комплексных материалов, NSF финансируемых материалы исследований научно-инженерного центра, и соавторы Най Phuan Онг Саньфэна Ву, и Али Яздани, все преподаватели с кафедры физики Принстонского.
Чтобы полностью разобраться в электронных и магнитных свойств GdTe3, команда также сотрудничала с Бостонский колледж для отшелушивания тесты, и Аргоннской национальной лаборатории и Института Макса Планка для твердотельных исследований, чтобы понять электронную структуру материала, используя излучение синхротронной установки.
С более широкой точки зрения, то, что устраивает большинство Скооп об исследовании был «химическая интуиция», который привел команду, чтобы начать расследование с GdTe3 в первую очередь. Они подозревали, что будут хорошие результаты. Но тот факт, что GdTe3 дала им так быстро и решительно представляет собой знак, сказал Скооп, что химия имеет значительный вклад в области физики твердого тела.
«Мы группа кафедры химии и мы выяснили, что этот материал должен быть интересен для высокоподвижных электронов, основанные на химических принципах», — сказал Скооп. «Мы думали о том, как атомы были устроены кристаллы и как они должны быть связаны друг с другом, а не на основе физических средств, которые часто пониманию энергии электронов на основе гамильтонианов.
«Но мы приняли совершенно иной подход, гораздо больше относится к рисования, как химики делают, связанные с орбиталей и тому подобное», — сказала она. «И мы добились успеха с таким подходом. Это просто такой уникальный и разный подход в мышлении о захватывающих материалами».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!