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Room Temperature Ferromagnetism of Monolayer Chromium Telluride with Perpendicular Magnetic Anisotropy
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2021-09-03 , DOI: 10.1002/adma.202103360 Rebekah Chua 1, 2 , Jun Zhou 3 , Xiaojiang Yu 4 , Wei Yu 5 , Jian Gou 2 , Rui Zhu 2 , Lei Zhang 2 , Meizhuang Liu 2 , Mark B H Breese 2, 4 , Wei Chen 2, 5, 6 , Kian Ping Loh 1, 5 , Yuan Ping Feng 1, 2 , Ming Yang 7 , Yu Li Huang 2, 6 , Andrew T S Wee 1, 2
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2021-09-03 , DOI: 10.1002/adma.202103360 Rebekah Chua 1, 2 , Jun Zhou 3 , Xiaojiang Yu 4 , Wei Yu 5 , Jian Gou 2 , Rui Zhu 2 , Lei Zhang 2 , Meizhuang Liu 2 , Mark B H Breese 2, 4 , Wei Chen 2, 5, 6 , Kian Ping Loh 1, 5 , Yuan Ping Feng 1, 2 , Ming Yang 7 , Yu Li Huang 2, 6 , Andrew T S Wee 1, 2
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The realization of long-range magnetic ordering in 2D systems can potentially revolutionize next-generation information technology. Here, the successful fabrication of crystalline Cr3Te4 monolayers with room temperature (RT) ferromagnetism is reported. Using molecular beam epitaxy, the growth of 2D Cr3Te4 films with monolayer thickness is demonstrated at low substrate temperatures (≈100 °C), compatible with Si complementary metal oxide semiconductor technology. X-ray magnetic circular dichroism measurements reveal a Curie temperature (Tc) of v344 K for the Cr3Te4 monolayer with an out-of-plane magnetic easy axis, which decreases to v240 K for the thicker film (≈7 nm) with an in-plane easy axis. The enhancement of ferromagnetic coupling and the magnetic anisotropy transition is ascribed to interfacial effects, in particular the orbital overlap at the monolayer Cr3Te4/graphite interface, supported by density-functional theory calculations. This work sheds light on the low-temperature scalable growth of 2D nonlayered materials with RT ferromagnetism for new magnetic and spintronic devices.
中文翻译：
具有垂直磁各向异性的单层碲化铬的室温铁磁性
在二维系统中实现远程磁排序可能会彻底改变下一代信息技术。在这里，报道了具有室温 (RT) 铁磁性的晶体 Cr 3 Te 4单层的成功制造。使用分子束外延，在低衬底温度 (≈100 °C) 下证明了具有单层厚度的 2D Cr 3 Te 4薄膜的生长，与 Si 互补金属氧化物半导体技术兼容。X 射线磁性圆二色性测量显示Cr 3 Te 4的居里温度 ( T c ) 为 v344 K具有面外磁性易轴的单层，对于具有面内易轴的较厚膜（≈7 nm），其降低到 v240 K。铁磁耦合和磁各向异性转变的增强归因于界面效应，特别是单层 Cr 3 Te 4 /石墨界面处的轨道重叠，得到了密度泛函理论计算的支持。这项工作阐明了用于新型磁性和自旋电子器件的具有 RT 铁磁性的 2D 非层状材料的低温可扩展生长。
更新日期：2021-10-20
中文翻译：
具有垂直磁各向异性的单层碲化铬的室温铁磁性
在二维系统中实现远程磁排序可能会彻底改变下一代信息技术。在这里，报道了具有室温 (RT) 铁磁性的晶体 Cr 3 Te 4单层的成功制造。使用分子束外延，在低衬底温度 (≈100 °C) 下证明了具有单层厚度的 2D Cr 3 Te 4薄膜的生长，与 Si 互补金属氧化物半导体技术兼容。X 射线磁性圆二色性测量显示Cr 3 Te 4的居里温度 ( T c ) 为 v344 K具有面外磁性易轴的单层，对于具有面内易轴的较厚膜（≈7 nm），其降低到 v240 K。铁磁耦合和磁各向异性转变的增强归因于界面效应，特别是单层 Cr 3 Te 4 /石墨界面处的轨道重叠，得到了密度泛函理论计算的支持。这项工作阐明了用于新型磁性和自旋电子器件的具有 RT 铁磁性的 2D 非层状材料的低温可扩展生长。
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