Wafer-große zweidimensionale ferromagnetische Fe3GeTe2-Dünnfilme, die durch Molekularstrahlepitaxie gewachsen sind

Zusammenfassung Kürzlich haben geschichtete zweidimensionale ferromagnetische Materialien (2D FMs) großes Interesse für die Entwicklung nieder-dimensionaler magnetischer und spintronischer Geräte geweckt. Mechanisch exfolierte 2D FMs wurden entdeckt, dass sie Ferromagnetismus bis hinunter zur Monoschicht besitzen. Es ist daher von großer Bedeutung, die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften bei niedriger Dimensionalität zu untersuchen. Hier berichten wir über das wafer-große Wachstum von 2D ferromagnetischen Dünnfilmen von Fe3GeTe2 über Molekularstrahlepitaxie, und ihre exotischen magnetischen Eigenschaften können durch die Fe-Zusammensetzung und die Grenzflächkopplung mit antiferromagnetischem MnTe manipuliert werden. Ein 2D Schicht-für-Schicht-Wachstumsmodus wurde durch in situ Reflexions-Röntgenbeugungs-Oszillationen erreicht, was einen gut definierten Schichtabstand von 0,82 nm entlang der 002-Oberfläche ergibt. Die magnetische Leichtachse ist entlang der c-Achse mit einer Curie-Temperatur von 216,4 K ausgerichtet. Bemerkenswerterweise kann die Curie-Temperatur erhöht werden, wenn die Fe-Zusammensetzung erhöht wird. Bei der Kopplung mit MnTe steigt das coercive Feld dramatisch um 50% von 0,65 auf 0,94 Tesla. Das großflächige Schicht-für-Schicht-Wachstum und die kontrollierbaren magnetischen Eigenschaften machen Fe3GeTe2 zu einem vielversprechenden Kandidaten für spintronische Anwendungen. Es eröffnet auch beispiellose Möglichkeiten, reiche Physik zu erkunden, wenn es mit anderen 2D-Supraleitern und topologischen Materialien gekoppelt wird.