【摘 要】
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近几年,二维铁磁性材料的发现对自旋电子器件的研究发展提供了新方向。其中,Fe3Ge Te2是一种典型的金属铁磁性二维材料,具有~220K的居里温度和强垂直磁各向异性,尽管它有着随厚度变薄居里温度变低的特性,但可以通过离子液体栅极调控将几层厚度的Fe3Ge Te2居里温度提升到室温(300K)以上,这种可操控性使其具有可以像传统的金属铁磁薄膜一样应用在各类自旋电子器件上的潜力。针对Fe3Ge Te2
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近几年,二维铁磁性材料的发现对自旋电子器件的研究发展提供了新方向。其中,Fe3Ge Te2是一种典型的金属铁磁性二维材料,具有~220K的居里温度和强垂直磁各向异性,尽管它有着随厚度变薄居里温度变低的特性,但可以通过离子液体栅极调控将几层厚度的Fe3Ge Te2居里温度提升到室温(300K)以上,这种可操控性使其具有可以像传统的金属铁磁薄膜一样应用在各类自旋电子器件上的潜力。针对Fe3Ge Te2的物理性质以及集成到自旋电子器件中的研究仍处于初步阶段,本文即围绕二维铁磁性材料Fe3Ge Te2在器件制备、光学表征以及磁电输运方面做物理性质研究,并希望能够扩展其在自旋电子器件中的应用方向。主要研究内容如下:(1)使用X射线衍射、能量色散X射线光谱对Fe3Ge Te2单晶做成分品质的测定,以保证其质量能够符合我们的实验要求。制备各种厚度的Fe3Ge Te2纳米级薄片,测试拉曼光谱,研究Fe3Ge Te2纳米级薄片的不同振动模式,发现其特征峰与厚度有依赖趋势,这种趋势或可使拉曼光谱特征峰和Fe3Ge Te2的厚度建立相关性。(2)通过制备出厚度均匀(厚度~40 nm)的Fe3Ge Te2器件,研究其磁电输运性质,通过输运测量实验确定其具有低温铁磁性且居里温度为~190K,矩形的磁滞回线,具有随着温度上升,矫顽力变小,磁环面积变小,从硬磁性转为软磁性等特性,并且它的磁阻曲线表现为常规铁磁金属的蝶形曲线。(3)通过人工筛选制备厚度不均匀的Fe3Ge Te2器件中,其反常霍尔曲线与厚度均匀的Fe3Ge Te2器件不同的是在磁化状态转变阶段出现多磁相的状态,表明在磁化状态转变阶段具有多个磁畴域,它的居里温度~180K。而在磁阻测试中在磁化状态转变阶段观察到了反对称峰的现象,分析认为这种反对称的现象主要源于Fe3Ge Te2的厚度不均匀,即不同厚度的Fe3Ge Te2磁化方向在矫顽场附近先后发生翻转,进而在不同磁化区域的交界处出现边界,流经器件的电流密度受到边界附近所出现的循环电流扰动,导致反对称磁阻现象的出现。
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