由德克薩斯大學(xué)達拉斯分?？茖W(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)來生長異常大，高質(zhì)量的晶體，可以幫助使先進的電子產(chǎn)品，如自旋電子學(xué)和磁性光電器件成為現(xiàn)實。

非常薄的層 - 只有一個或兩個原子厚 - 可以很容易地從塊狀晶體中剝離。這些二維層表現(xiàn)出令人驚訝的磁性，并且在室溫下在空氣中非常穩(wěn)定，這使得它們在包含不同材料堆疊層的設(shè)備中具有重要意義。

自然科學(xué)與數(shù)學(xué)學(xué)院物理系博士后研究員劉文浩博士開發(fā)了固體蒸汽合成技術(shù)來生長硫化鉻溴化物晶體，硫化鉻晶體通常通過化學(xué)氣相傳輸(CVT)方法制成。該論文發(fā)表在ACS Nano雜志上。

“雖然這種材料本身并不新鮮，但我們創(chuàng)造它的方法從其他方法中脫穎而出，”劉說，他在物理學(xué)副教授，關(guān)于這項新技術(shù)的報告的通訊作者，在Bing Lv博士的實驗室工作。“我們的方法更簡單，更直接，并且比傳統(tǒng)的CVT方法產(chǎn)生更大，更高質(zhì)量的晶體。

Lv(發(fā)音為“愛”)說，合成技術(shù)涉及簡單使用箱式爐，產(chǎn)生1至2厘米的晶體，比其他方法生產(chǎn)的晶體大10倍。

剝落層的磁性讓研究小組感到驚訝。

材料中的每個電子都有一個稱為自旋的特性，它可以是向上或向下的，自旋的方向決定了材料的磁性。例如，當(dāng)所有自旋都在同一方向上對齊時，材料是鐵磁性的，而當(dāng)自旋平行但方向相反(反平行)時，材料是反鐵磁性的。

“通常，這種磁性排序 - 自旋的排列 - 在材料中瞬間發(fā)生，”Lv說。“我們2D材料的獨特之處在于，隨著溫度的降低，反鐵磁階在三個階段中增加并在整個晶體中傳播。

磁異常 - 鐵磁階大小的增加 - 發(fā)生在185開爾文(零下126.7華氏度)，156開爾文(零下178.9華氏度)和132開爾文(零下222華氏度)的材料中。

“這是第一次在硫化鉻溴化物晶體中觀察到這種現(xiàn)象。當(dāng)我們第一次看到這一點時，我不相信它，因為它違背了我們的直覺思維，“呂說。“這是一個有趣的觀察結(jié)果，因為這種'軟'磁性在某些磁性存儲設(shè)備中可能很有用。

劉說，晶體在空氣中穩(wěn)定，是未來研究和可能用于高性能設(shè)備的方便和必不可少的特性。

“典型的晶體可以與空氣中的水或氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而改變晶體的化學(xué)成分或結(jié)構(gòu)，”該報告的共同主要作者劉說。“這就是為什么在許多情況下，晶體必須用惰性材料覆蓋。我們的晶體消除了這一障礙，使其更容易用于新設(shè)備的制造和開發(fā)。