二维范德瓦尔斯材料中的拓扑磁结构研究
批准号:
12074386
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张蕾
依托单位:
学科分类:
磁学及自旋电子学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张蕾
中文摘要
二维范德瓦尔斯(2D-vdW)材料表现出优异的物理特性,并且由于易合成、易剥离、易于制备异质结等特点,使其具有重要的应用价值。最近研究发现,2D-vdW材料中(Fe3GeTe2、YbNi3Al9等)存在拓扑磁结构(如磁斯格明子、磁孤子等)。拓扑磁结构具有拓扑保护、纳米尺度、小电流驱动等特性,基于此的自旋电子学器件具有高稳定性、高存储密度、低功耗的特点。因此,具有拓扑磁结构的2D-vdW材料结合二者的优势,开辟了拓扑自旋电子学应用的新领域。本项目拟对2D-vdW材料中的拓扑磁结构进行研究,探索新型拓扑磁结构2D-vdW材料,对其磁构型、拓扑霍尔效应、磁阻效应等进行研究,揭示其运动和传输的动力学规律,阐明其形成和相互作用的物理机制,探索该体系中多种自由度和多种能量之间竞争耦合机理。本项目的开展不仅对揭示2D-vdW体系的低维磁性具有重要的物理意义,而且为其在拓扑自旋电子学中的应用提供物理依据。
英文摘要
Two-dimensional van der Waals (2D-vdW) materials exhibit many excellent physical properties. Due to easy synthesis, easy exfoliation, and easy preparation of heterojunction, 2D-vdW materials possess great application value. Recent studies show that topological magnetic configurations including magnetic skyrmion and chiral magnetic soliton can be induced in 2D-vdW materials such as Fe3GeTe2 and YbNi3Al9 systems. Due to characteristics of topological protection, nano-metric size and low-driven current, spintronic devices based on the topological magnetic configuration exhibit excellent characteristics of high stability, high storage intensity, and low power consumption. Therefore, combing the advantages of both 2D-vdW material and topological magnetic configuration, 2D-vdW topological magnetic materials open up a door to the application of the topological spintronics. In this research program, we focus on the study of the topological spin-textures in the 2D-vdW materials, including the topological configuration, topological Hall effect, magnetoresistance effect, and so on. These studies will uncover the dynamics of the motion and transmission, clarify the mechanism of the formation and interaction, explore the interplays between the multiple degrees of freedom and different energy fluctuations. This study will shed light not only on the low-dimensional magnetism in 2D-vdW materials, but also on the application in the topological spintronics.
二维(2D)范德瓦尔斯(vdW)材料表现出新奇的物理特性和优异的器件性能,在基础物理和器件应用方面均具有重要的研究意义。特别地,其拓扑磁性不仅反应了复杂的自旋相互作用,还可作为低功耗自旋器件中数据处理和存储的载体。本项目针对代表性的2D-vdW体系进行了研究,主要成果如下:1.对插层Cr1/3TS2体系的研究,发现了手性拓扑磁孤子的一维Sine-Gordon激发,观察到倾斜磁场诱导的倾斜磁孤子态及其引发的拓扑霍尔效应,建立了这一体系的磁相图、微波相图、霍尔效应相图、磁阻相图,证明了手性磁孤子的非线性可应用于物理储备池和深度神经网路计算器件中;2.对CrTe单晶及其插层、薄膜化样品的研究,揭示了自插层分布引起的无序-有序-无序转变,观察到了从拓扑奈尔型斯格明子到非拓扑II型磁泡、最终到拓扑平庸铁磁畴的转变,发现了不同磁场方向诱导的铁磁和反铁磁相变,揭示了Cr-t2g电子在磁性中的重要作用,这些结果为结构-磁性关联物理提供了深刻的见解,为vdW磁性材料在原子水平的器件化提供了可靠的途径;3.针对低维2D-vdW铁磁材料的研究,揭示了2D铁磁半导体Cr2Ge2Te6中的声子相互作用机制,澄清了2D-vdW巡游铁磁Fe3GaTe2中的各向异性自旋耦合、电荷转移等。本项目的研究结果不仅揭示了2D-vdW材料中拓扑磁性的机制,也为其在拓扑电子学器件中的应用提供了物理依据。. 本项目的研究成果主要以科研论文形式发表于学术期刊。截至目前,已发表相关论文共35篇(均致谢该基金),其中Nature Index期刊18篇,一区5篇。论文包括Advanced Functional Materials 1 篇,Nano Letters 1 篇,Advanced Science 1 篇,Science China-Physics, Mechanics & Astronomy 2 篇,Physical Review B/Applied 11 篇,Applied Physics Letters 7 篇,其它论文 12 篇。多篇论文被选为编辑遴选或推荐。在该项目支持下,已培养博士研究生3名,在读博士研究生3名,多人次获得“省/校优秀毕业生”和奖学金等。参与承办了2023年“第八届全国磁性材料青年学者学术研讨会”,多人次参加学术研讨会,建立了广泛的国内外学术联系,进行广泛的科普宣传。
过渡金属碲化物Cr[x]Te[y]中多场调控及奇异物性研究
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批准号:12374128
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2023
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负责人:张蕾
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依托单位:
手性磁孤子的调控和自旋动力学研究
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批准号:11874358
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2018
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负责人:张蕾
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依托单位:
与Skyrmion态相关的螺旋磁有序体系的磁性研究
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批准号:11574322
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项目类别:面上项目
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资助金额:73.0万元
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批准年份:2015
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负责人:张蕾
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依托单位:
强磁场下铱基烧绿石结构A2Ir2O7中的自旋轨道耦合、几何阻挫及其相互作用研究
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批准号:U1332140
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2013
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负责人:张蕾
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依托单位:
强磁场下的轨道诱导Peierls态研究
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批准号:11004196
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2010
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负责人:张蕾
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依托单位:
国内基金
海外基金