Electric-polarization-driven magnetic phase transition in a ferroelectric–ferromagnetic heterostructure
Electric-polarization-driven magnetic phase transition in a ferroelectric–ferromagnetic heterostructure
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铁电-铁磁异质结构中电极驱动的磁相变
DOI：
10.1063/5.0036302
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发表时间：
2021-02
影响因子：
4
通讯作者：
Jingshan Qi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dier Feng;Ziye Zhu;Xiaofang Chen;Jingshan Qi
磁电耦合是近年来研究基础物理和器件应用的热点。具有强磁电耦合、高居里温度和大电极化的材料仍然很少。我们提出了一种异质结构，其结合了可切换铁电In2Se3的已知记忆效应[Adv. Funct. Mater. 2019，29，1808606]与货车德瓦尔斯键合的二维（2D）金属有机骨架（MOF）膜。通过空穴掺杂可以使这种MOF的基态从反铁磁态转变为铁磁态。我们使用第一性原理计算表明，在这样的异质结构中，足够的掺杂差异，导致这种相变预计从MOF和In2Se3之间的界面电荷转移的变化时，In2Se3的极化方向被逆转。因此，这种和类似的2D异质结构可以提供一个迷人的材料平台，用于理解磁电耦合的基本物理和设计基于自旋电流的非易失性存储器结构的策略。
Magnetoelectric coupling is of great interest recently to both understand the fundamental physics and device applications. Materials with strong magnetoelectric coupling, high Curie temperature, and large electric polarization are still rare. We suggest a heterostructure that combines the known memory effect of the switchable ferroelectric In2Se3 [Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1808606] with a van der Waals bonded two-dimensional (2D) metal-organic framework (MOF) film. The magnetic ground state of this MOF can be changed from an antiferromagnetic state to a ferromagnetic through hole-doping. We use first-principles calculations to show that in such a heterostructure, adequate doping differences to cause this phase transition are expected from the changes in the interfacial charge transfer between the MOF and In2Se3 when the polarization direction of the In2Se3 is reversed. This and similar 2D heterostructures may, therefore, provide both a fascinating material platform for understanding the fundamental physics of magnetoelectric coupling and a strategy for designing spin-current-based nonvolatile memory structures.
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Liu F
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Grimme, Stefan
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Grimme, Stefan
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10.1038/s43586-022-00151-5
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R. Gorbachev
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