近期，中科院合肥研究院強磁場(chǎng)中心盛志高研究員課題組與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)張振宇教授等人合作，成功研發(fā)了一種新型二維同質(zhì)偏置器件。與三維同類(lèi)器件相比，該二維偏置器件具有無(wú)老化、可延長(cháng)、可恢復等特點(diǎn)，不僅為低維磁性器件設計和交換偏置效應機理的研究提供了新思路，且有望成為二維電子技術(shù)與裝備中的核心磁性元器件。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊先進(jìn)材料（Advanced Materials）上，并申請了發(fā)明專(zhuān)利。
二維范德瓦爾斯磁性材料，因其層狀結構、無(wú)懸鍵表面、強磁各向異性等特性，為基礎磁性研究和低維磁性器件開(kāi)發(fā)提供了極佳的平臺。但弱的層間耦合作用，極大限制了二維磁性材料的功能器件應用。因此，如何有效通過(guò)界面工程，實(shí)現強的磁交換作用（如交換偏置效應，ExB），已成為構建二維磁性器件的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。
針對這一問(wèn)題，盛志高課題組經(jīng)過(guò)大量材料篩選與技術(shù)探索，最終發(fā)現通過(guò)單軸壓力技術(shù)，可以將具有鐵磁基態(tài)的二維鐵鍺碲（Fe3GeTe2）材料誘導成為具有鐵磁-反鐵磁共存的材料同質(zhì)、磁性異質(zhì)結構，且發(fā)現該結構具有實(shí)用級的交換偏置效應。這一壓力誘導相變被磁光測試、高分辨透射電子顯微鏡測試、及第一性原理計算證實(shí)。由于該材料同質(zhì)、磁性異質(zhì)結構的鐵磁-反鐵磁耦合發(fā)生在同質(zhì)結內部，其原子級平滑的磁界面使其交換偏置效應展現出無(wú)老化（non-aging）、可延長(cháng)（extendable），可恢復（rechargeable）等三維器件中不存在的優(yōu)良特性。這一結果為設計和開(kāi)發(fā)高性能二維磁性器件開(kāi)辟了一條新的途徑，其優(yōu)異的交換偏置特性為二維磁性器件的有效應用提供了機遇。
強磁場(chǎng)中心盛志高研究員和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)張振宇教授為本文的共同通訊作者。山西師范大學(xué)許小紅團隊，中科院合肥研究院固體所羅軒、強磁場(chǎng)中心孫玉平團隊共同參與此項課題研究。該項研究獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、安徽省實(shí)驗室方向基金、中科院合肥研究院院長(cháng)基金、以及國家重大科技基礎設施“穩態(tài)強磁場(chǎng)實(shí)驗裝置”（SHMFF）的支持。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203411
圖1：（a）單軸加壓處理后誘導FGT磁轉變的示意圖；（b）加壓后FGT的磁光現象；（c）FGT無(wú)老化、可延長(cháng)、可恢復的交換偏置效應示意圖
