新的分层磁性材料具有适用于扭曲器件和闪闪发光的性能

在普林斯顿制造的材料在已知的层状磁性材料中具有最高的电子迁移率。材料内部的电子，钆Tritellide，能够以极小的散射高速行进，减少由其构建的任何电子器件的散热。

新材料在已知的层状磁性材料中具有最高的电子迁移率。属性使其成为磁力调整器件和闪光灯等新区域的有希望的候选者，以及数据存储和设备设计的进步。

所有元素都在那里开始，所以说话;这只是一个弄清楚他们能够独自或一起的东西。Forleslie Schoop的实验室，最近的这种研究已经发现了一种具有以前未在一种材料中存在的三份物质的分层化合物。

通过国际跨学科团队，化学助理教授和博士后研究吉明雷，发表了一篇关于普明的林雷，报告vadolinium碲化物（Gdte3）在所有已知的分层磁性材料中显示出最高电子机动性的报告。另外，它具有磁性秩序，并且可以轻松剥离。

结合，这些属性使其成为磁力调整器件和闪光灯等新区域的有希望的候选者，以及数据存储和设备设计的进步。

在开始项目后，Schoop团队最初在2018年初揭开了这些独特的特征。他们的第一次成功表明GDTE3易于消除到10nm以下的超薄。随后，该团队花了两年的精炼材料晶体的纯度，仅用于扩增结果的状态。该实验室已经向研究人员发运了许多样本，渴望探索该化合物如何适合以前仅由黑色磷和石墨占据的类别。层状材料中的高迁移率罕见。

研究中详述的属性描述为可以测量的量子振荡或“摆动”是如此明显，没有国家实验室中通常在国家实验室中发现的特殊探针和设备的观察到它们。

“通常，如果您看到这些振荡，它将部分取决于样本的质量。我们真的坐下来制作最好的水晶。在两年的过程中，我们提高了质量，使这些振荡变得越来越戏剧性，“Schoop说。“但第一个样本已经展示了它们，即使我们长大的第一个水晶，我们也没有确切地知道我们正在做的事情，”Schoop，笑了。

“我们对我们来说非常令人兴奋。我们在我们没想到的这种材料中看到了这些高度移动电子的结果。当然，我们希望得到良好的结果。但我没有预料到它是戏剧性的，“Schoop补充道。

Lei在很大程度上是由于高流动性的“突破”。“将此材料添加到2D范德瓦尔斯材料的动物园里，类似于添加新发现的烹饪成分，这允许新的口味和餐具，”他说。

“首先，你把这些材料出来了。下一件事是识别潜力：您可以从中汲取的设备的功能是什么？我们可以进一步改进的表现是沿着这条线的下一代材料？“

稀土三晶体，GDTE3HA是超过60,000cm 2V-1S-1的载流子迁移率。这意味着如果将每厘米的一个电压的场施加到材料上，则电子以每秒60,000cm的净速移动。待办事处，其他磁性材料中的移动性通常被发现仅为几百CM2V-1S-1。

“高迁移性很重要，因为这意味着材料内的电子能够以最小的散射以高速行进，从而减少了从中建造的任何电子设备的散热，”林雷说。

范德瓦尔斯材料 - 其中层被弱力束 - 是2D材料的母体化合物。研究人员正在研究他们的下一代器件制造，也用于扭曲的，只几年前在科学界首次描述。通过扭曲，2D材料的层被彼此顶部铺设或扭曲。晶格的明智未对准可以以可能产生新的应用机会的方式改变电气，光学和机械性能。

此外，还有大约15年前发现范德沃尔斯材料可以通过使用普通作为透明胶带的东西来剥离到最薄的层。这种启示兴奋地激发了物理学的许多新的发展。最后，仅最近揭示了2D材料以表现出磁序，其中电子的旋转彼此对齐。例如，所有“薄”设备 - 硬盘驱动器，例如 - 基于磁性地排序的材料，以不同的方式产生不同的效率。

“我们已经找到了这种材料，电子通过高速公路拍摄 - 完美，非常容易，快速，”Schoop说。“除了这种磁性的磁场之外，还有两个维度的潜力只是这种材料的独特新的东西。”

该研究的结果是Schoop的年轻实验室的强烈展示，两年前在两年前建立。它们是与普通材料，普通州资助材料研究科学和工程中心合作的产品，以及共同作者南部，圣丰吴，安达利亚齐达尼，所有与普林斯顿的物理学。

为了充分了解GDTE3的电子和磁性，该团队还与波士顿灭绝试验学院合作，以及Argonne国家实验室和Max Planck研究所的固态研究所，以了解使用同步辐射的材料的电子结构。

从更广泛的角度来看，最满意的Schoop关于这项研究是“化学直觉”，导致团队首先与GDTE3开始调查。他们怀疑有希望的结果。但是，GDTE3屏幕如此迅速而强调的事实是一个标志，Schoop表示，化学对固态物理学的领域具有重要贡献。

“我们是化学部门的一群，我们将这种材料对基于化学原理的高移动电子感兴趣，”Schook说。“我们正在考虑原子如何在这些晶体中排列，以及它们应该如何互相粘合，而不是基于物理手段，这通常是基于哈密顿人的电子的能量。

“但我们采取了一种非常不同的方法，与绘画图片相比，与化学家一样，与这样的轨道和事物有关，”她说。“我们用这种方法取得了成功。这只是对令人兴奋的材料思考这么独特而不同的方法。“

参考：“van der waals分层反铁磁金属的高流动性”通过亮亮雷，景景林，延义佳，梅森灰色，andreas topp，Gelareh Farahi，Sebastian Klemenz，Tong Gao，Fanny Rodolakis，Jessica L. Mcchesney，Christian R. Ast， Ali Yazdani，Kenneth S. Burch，Sanfeng Wu，Nai Phuan Ong和Leslie M. Schoop，2月7日2020年7月7日，科学推进，Doi：
10.1126 / sciadv.aay6407.

本文，S. Lei，J.Lin，Y.Jia，M. Gray，A. TopP，G. Farahi，S.Klemenz，T.Gao，F.Rodolakis，J.L.Mcchesney，J.L.Mcchesney，C.R.AST，A. Yazdani，K.S.Burch，S. Wu，N.P.ong和l.m.Schoop于2020年2月7日，SCHOOP出现在线科学版（Lei et.al。，SCI。进阶6，eaay6407 2020）。NSF通过普林斯顿中心进行复杂材料的NSF支持这项研究（奖励＃NSF DMR 1420541）。l.m.s.来自阿诺德和MABEL BECKMAN基金会的Beckman Young Investigator奖得到了支持。l.m.s.和s.l.另外由军队研究办公室的拓扑绝缘人进行了另外支持（授予号码ARO W911NF-12-1-0461）。