少层GaTe、Fe3GeTe2等功能器件电磁调控特性研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:epwangke96
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纳米材料问世以来给材料领域带来了全新的机遇,在能源和信息领域也大放异彩。二维层状纳米材料因其独特的电子结构等性质成为广泛研究的对象,在数据存储和计算等方面展示出极大潜力,被广泛应用于微纳电子器件和自旋电子器件的研究,是下一代半导体材料的希望。得益于其层间较弱的范德瓦尔斯力,二维层状材料可以轻易地进行解理和重新组合,相比于其他微纳材料的自上而下的制备方法,范德瓦尔斯堆垛异质结为微纳器件的研究提供了丰富的平台。二维层状材料GaTe因优良的光电特性被广泛研究,Fe3GeTe2作为居里温度可调制到近室温的二维铁磁体也获得了极大的关注,本文基于两者分别设计制备了相应的器件,研究了电学和磁学特性,主要结论如下。利用自助熔剂法生长了 GaTe单晶,在惰性气氛中利用机械剥离法得到少层GaTe然后借助电子束曝光等微纳加工流程制备了少层GaTe场效应晶体管,通过引入电极的微合金化接触,研究其在室温和低温的电输运性质,结果表明微合金化极大改善了接触电阻,提高了器件的电学性能,为改善二维材料器件接触提供了新的思路。制备了双层h-BN夹持的少层GaTe器件,并研究了其电输运性质。通过背栅调控可实现电阻变化达四个量级的金属-绝缘体转变,相比于常见的离子液体调控等,避免了可能的副反应和腐蚀,这也为金属-绝缘体转变和强关联电子体系的研究提供了更好的平台,同时在GaTe中观察到的双极性调控,为基于GaTe的器件设计和应用提供了更多可能。利用化学气相输运法生长了 Fe3GeTe2单晶,利用机械剥离和和微纳加工技术制备了 Fe3GeTe2/Pt双层器件,并对其磁性能进行了表征。利用Pt的强自旋轨道扭矩实现了对少层Fe3GeTe2中的垂直磁化翻转,通过构筑原型器件进行验证,得到的电流驱动二维铁磁翻转的结果,为二维铁磁体在自旋电子器件中的应用提供了借鉴。
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