Publication JACS | CIQTEK SNVM permet la découverte du ferromagnétisme à température ambiante dans le semi-conducteur MnS₂

Des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Nanjing, dirigés par le professeur Erjun Kan et le professeur associé Yi Wan, en collaboration avec l'équipe du professeur Kaiyou Wang de l'Institut des semi-conducteurs de l'Académie chinoise des sciences, ont réalisé une percée dans l'étude des semi-conducteurs ferromagnétiques bidimensionnels (2D).

En utilisant le Microscope à balayage NV CIQTEK (SNVM) l'équipe a réussi démontré ferromagnétisme à température ambiante dans le matériau semi-conducteur MnS₂ Les résultats ont été publiés dans le Journal de la Société américaine de chimie (JACS) sous le titre « Preuve expérimentale du ferromagnétisme à température ambiante dans le MnS₂ semi-conducteur. »

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c10107

Découverte pionnière dans le domaine des semi-conducteurs ferromagnétiques 2D

La découverte des semi-conducteurs ferromagnétiques bidimensionnels a suscité de grands espoirs quant aux progrès de la loi de Moore et de la spintronique dans les domaines de la mémoire et du calcul. Cependant, la plupart des semi-conducteurs ferromagnétiques bidimensionnels étudiés présentent des températures de Curie bien inférieures à la température ambiante. Malgré les prédictions théoriques concernant de nombreux matériaux ferromagnétiques bidimensionnels potentiels fonctionnant à température ambiante, la synthèse expérimentale de structures métastables ordonnées et stables demeure un défi de taille.

Dans cette étude, les chercheurs ont mis au point une méthode de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) assistée par matrice pour synthétiser des microstructures de MnS₂ en couches au sein d'une matrice de ReS₂. Des caractérisations atomiques à haute résolution ont révélé que la microstructure monocouche de MnS₂ cristallisait bien dans une phase T distordue. La largeur de bande interdite optique et la mobilité des porteurs en fonction de la température ont confirmé sa nature semi-conductrice.

En combinant magnétométrie à échantillon vibrant (VSM) , mesures de transport électrique , et imagerie micro-magnétique utilisant CIQTEK SNVM , l'équipe a fourni des preuves expérimentales solides de ferromagnétisme à température ambiante dans MnS₂ Les mesures de transport électrique ont également révélé une composante anormale de résistance de Hall dans les échantillons monocouches. Des calculs théoriques ont en outre indiqué que ce ferromagnétisme provient d'interactions Mn–Mn à courte portée.

Ce travail confirme non seulement le ferromagnétisme intrinsèque à température ambiante du MnS₂ en couches, mais propose également une approche innovante pour la croissance de matériaux 2D fonctionnels métastables.

Deux avancées majeures

• Ferromagnétisme intrinsèque à température ambiante dans les monocouches de MnS₂ :
  L'étude démontre expérimentalement le ferromagnétisme intrinsèque à température ambiante du MnS₂ semiconducteur, résolvant ainsi le conflit de longue date entre semiconductivité et magnétisme.

• Stratégie CVD assistée par matrice pour les microstructures ferromagnétiques métastables :
  La stratégie de synthèse développée permet la fabrication à grande échelle de microstructures ferromagnétiques métastables.

Ces avancées établissent le MnS₂ comme un Plateforme de modélisation pour la spintronique 2D , offrant une nouvelle voie pour la conception de matériaux magnétiques de faible dimension.

ChatGPT à propos :

Figure 2 : Imagerie magnétique de micro-régions

Figure 3 : Mesures de transport électrique

CIQTEK SNVM : Instrument clé à l’origine de la découverte

Le Microscope à balayage NV CIQTEK (SNVM) a joué un rôle crucial dans cette recherche. imagerie magnétique nanométrique de haute précision Ces capacités étaient essentielles pour visualiser et confirmer les propriétés magnétiques de MnS₂. Cette étude met en lumière comment Les instruments scientifiques avancés de CIQTEK soutiennent la recherche de pointe en science des matériaux et en physique de la matière condensée.

Cette percée permet non seulement de faire progresser les études sur les matériaux 2D, mais ouvre également de nouvelles perspectives pour spintronique et technologies de mémoire de nouvelle génération .

Expérience CIQTEK SNVM

CIQTEK SNVM est un système d'imagerie de champ magnétique à l'échelle nanométrique de pointe , offrant :

• Plage de températures : 1,8–300 K

• Champ magnétique vectoriel : 9/1/1 T

• Résolution spatiale magnétique : 10 nm

• Sensibilité magnétique : 2 μT/Hz¹ᐟ²

Basé sur Résonance magnétique détectée optiquement basée sur le centre NV (ODMR) et microscopie à force atomique (AFM) L'imagerie par balayage, le SNVM fournit haute résolution spatiale , haute sensibilité magnétique , détection multifonctionnelle , et mesure non invasive .

Il s'agit d'un outil puissant pour la caractérisation des domaines magnétiques, l'imagerie antiferromagnétique, les études de supraconductivité et la recherche sur les matériaux magnétiques 2D, permettant aux scientifiques d'explorer les matériaux avec une grande précision et confiance.