分子束外延技术在硅基底上生长的超薄Cr2Ge2Te6薄膜的铁磁性研究——直至单层极限

《Advanced Materials》：Ferromagnetism of Molecular Beam Epitaxy-grown Ultra-thin Cr2Ge2Te6 Films Down to the Monolayer Limit on Si Substrates

　　

摘要

Cr₂Ge₂Te₆是一种典型的范德华（vdW）铁磁半导体，因其在高性能自旋电子学中的潜在应用而备受关注。然而，由于样品为脆弱且形状不规则的薄片，且磁信号较弱，单层Cr₂Ge₂Te₆的磁基态一直难以确定。在这里，我们通过分子束外延技术成功制备出了单层Cr₂Ge₂Te₆薄膜。通过利用自限制生长模式，我们在整个毫米级的硅基底上实现了均匀的单层Cr₂Ge₂Te₆薄膜。结合超导量子干涉装置磁测量和反常霍尔效应测量，我们证实单层Cr₂Ge₂Te₆在10 K以下表现出内在的铁磁性，并具有垂直磁各向异性，尽管其2D特性导致强烈的磁波动。此外，系统性的厚度依赖性研究表明，随着薄膜厚度的增加，这种由波动主导的2D磁性会转变为常规的长程铁磁有序。我们的工作不仅明确确立了单层Cr₂Ge₂Te₆的内在铁磁基态，还为未来自旋电子学或量子器件提供了可扩展的、与硅兼容的制备方法。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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