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二维材料的层间堆叠方式,显著改变着关联电子物态和拓扑性质。例如在石墨烯体系中,亚稳态菱方堆叠结构具有关联电子相与拓扑电子相,而常规伯纳尔Bernal堆叠结构不存在这类特征物相。
近日,康奈尔大学Kenji Yasuda团队在Nature Nanotechnology上发文,通过栅压驱动四层石墨烯,在伯纳尔堆叠与菱方堆叠之间层间的滑移型一级结构相变,调控了样品的磁性物相。
在小转角双层-双层石墨烯样品中,通过输运测试,在宽广的栅压相图区间内,实验检测到在伯纳尔主导态与菱方-伯纳尔混合态之间双稳态相互转变。该结构相变,实现了非易失性切换,使体系在非磁性相与铁磁相之间转换。借助低温电输运表征对铁磁相进行研究,实验观测到反常霍尔效应。在反向位移场下,反常霍尔信号发生符号反转,这表明霍尔信号来源于伯纳尔畴区与菱方畴区之间的畴界。
实验证明,利用栅压诱导二维材料的滑移相变,可以按需实现复杂电子物相的开关调控;同时揭示了堆叠畴界对体系宏观响应的影响机制。
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Gate-induced layer sliding drives non-volatile switching of magnetism in tetralayer graphene.
栅极诱导的层间滑移驱动四层石墨烯中,磁性的非易失性开关
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图1 菱面体与伯纳尔四层石墨烯之间掺杂诱导的滑移相变。
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图2 切换边界的确定。
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图3 相图。
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图4 反常霍尔效应的非易失性调控。
来源:今日新材料
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