InfoMat:范德瓦尔斯磁性材料:构建二维自旋电子学的神奇积木?

随着半导体行业的快速发展,当今社会对高效低能耗器件的需求愈发紧迫,研究者们开始转变思维,更加注重如何优化整合电子集成模块,而不仅仅是如何在一个芯片上集成更多的器件。其中二维材料以及自旋电子学是该新研究思路的重要组成部分。来自新加坡国立大学先进二维材料中心的Ping Kwan Johnny Wong研究员和物理学院的Andrew T. S. Wee教授在InfoMat上发表了题为“Van der Waals magnets: Wonder building blocks for two‐dimensional spintronics?”的微型综述。文章总结了近年来二维磁性材料及其异质结的研究进展,探讨了原子级厚度的磁性材料在其可扩展性,环境稳定性和提高居里温度等方面面临的巨大挑战。最后展望了二维自旋电子学在集成领域的未来,并对其在后“硅”电子领域的潜力进行了评估。

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文章首先介绍了二维范德瓦尔斯(2D-vdW)磁性材料的种类和磁性特性。文中将范德瓦尔斯磁性材料分为两大类,分别是具有本征磁性的2D-vdW磁性材料及其衍生异质结。具有磁性特性的二维材料包括Cr-,Fe-,Mn-,和V-基范德瓦尔斯磁性材料。其衍生异质结包括磁隧道结和与其他二维材料构成的具有优异磁学特性的异质结构。

其次,作者分析了2D-vdW磁性材料的研究现状,提出了其面临的挑战。包括晶圆级、高结晶和单层磁性材料的可控合成,超薄磁性材料在常温环境中的稳定性以及如何提高居里温度。

最后,文章总结了未来极具发展潜力的材料制备方法和性能表征技术,为相关领域学者的工作提供一定的参考。作者认为二维自旋电子学的未来是充满和值得期待的。

该工作发表在InfoMat(DOI: 10.1002/inf2.12048)上。