Fysikeres 2D-krystaller viser løfte for avansert elektronikk

27. april 2023 (Nanowerk Nyheter) Et team av forskere, ledet av forskere ved University of Texas i Dallas, har utviklet en ny teknikk for å dyrke eksepsjonelt store krystaller av høy kvalitet som kan bidra til å lage avansert elektronikk, som f.eks. spintronic og magnetiske optoelektroniske enheter, en realitet (ACS Nano, “A Three-Stage Magnetic Phase Transition Revealed in Ultrahigh-Quality van der Waals Bulk Magnet CrSBr”). Svært tynne lag - bare ett eller to atomer tykke - kan enkelt eksfolieres fra bulkkrystallene. Disse todimensjonale lag viser overraskende magnetiske egenskaper og er svært stabile i luft ved romtemperatur, noe som gjør dem av interesse for bruk i enheter som inneholder stablede lag av forskjellige materialer. Dr. Wenhao Liu, en postdoktor ved Institutt for fysikk ved School of Natural Sciences and Mathematics, utviklet teknikken for syntese av fast damp for å dyrke kromsulfidbromidkrystaller, som vanligvis lages gjennom metoden for kjemisk damptransport (CVT). . Selv om de er relativt små sammenlignet med hverdagslige gjenstander, er krystallene 10 ganger større enn de som produseres med andre metoder. (Bilde: UTD) "Selv om dette materialet i seg selv ikke er nytt, skiller vår metode for å lage det seg ut fra andre metoder," sa Liu, som jobber i laboratoriet til Dr. Bing Lv, førsteamanuensis i fysikk og en tilsvarende forfatter av rapporter om denne nye teknikken. "Vår metode er enklere, mer direkte og gir mye større krystaller av høyere kvalitet enn den konvensjonelle CVT-metoden." Synteseteknikken, som innebærer enkel bruk av en boksovn, produserer krystaller på 1 til 2 centimeter, som er 10 ganger større enn de som produseres med andre metoder, sa Lv (uttales "kjærlighet"). De magnetiske egenskapene til eksfolierede lag overrasket forskerteamet. Hvert elektron i et materiale har en egenskap kalt spinn, som kan være enten opp eller ned, og orienteringen til spinn bestemmer materialets magnetiske egenskaper. For eksempel, når alle spinnene er justert i samme retning, er materialet ferromagnetisk, mens når spinnene er justert parallelt, men i motsatte retninger - antiparallelt - er materialet antiferromagnetisk. "Vanligvis finner denne magnetiske rekkefølgen - justeringen av spinn - sted øyeblikkelig i et materiale," sa Lv. "Det unike med 2D-materialet vårt er at den antiferromagnetiske orden øker og forplanter seg gjennom krystallen i tre trinn når vi senker temperaturen." Magnetiske anomalier - økninger i størrelsen på ferromagnetisk orden - forekommer i materialet ved 185 kelvin (minus 126.7 grader Fahrenheit), 156 kelvin (minus 178.9 grader Fahrenheit) og 132 kelvin (minus 222 grader Fahrenheit). "Dette er første gang dette fenomenet er observert i kromsulfidbromidkrystaller. Jeg trodde ikke på det da vi først så dette fordi det strider mot vår intuitive tenkning, sa Lv. "Det er en interessant observasjon, fordi denne typen "myk" magnetisme kan være nyttig i visse magnetiske minneenheter." Krystallen er stabil i luften, en praktisk og viktig egenskap for fremtidig forskning og mulig bruk i høyytelsesenheter, sa Liu. "Typiske krystaller kan reagere med vann eller oksygen i luften, noe som endrer den kjemiske sammensetningen eller strukturen til krystallen," sa Liu, som er medforfatter av rapporten. "Det er derfor i mange tilfeller må krystaller dekkes med et inert materiale. Krystallen vår fjerner den barrieren, noe som gjør det lettere å jobbe med ny enhetsfabrikasjon og utvikling." Nikhil Dhale, en doktorgradsstudent i fysikk, og Aswin Kondusamy, en doktorgradsstudent i materialvitenskap og ingeniørfag, bidro også til funnene, sammen med forskere fra University of Michigan, University of North Texas og University of Houston.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62909.php