Skyrmions正在崛起——新型 二维材料推动了低功耗计算

二维磁性材料被誉为下一代小型、快速电子设备的基石。这些材料由只有几个原子厚的晶体片层组成，它们从电子的固有罗盘针状自旋中获得了独特的磁性。薄片的原子级厚度意味着可以使用外部电场在最精细的尺度上操纵这些自旋，这可能会带来新的低能量数据存储和信息处理系统。但是，确切地知道如何设计具有可以精确操纵的特定磁性的二维材料仍然是其应用的障碍。 

近日，据《科学进展》杂志报道，劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）、加州大学伯克利分校、康奈尔大学和罗格斯大学的研究人员发现了分层二维材料，这些材料可以承载在室温下保持稳定的独特磁性特征，因此最终可能可用于未来的日常设备。材料的原子尺度图像揭示了导致这些特征及其稳定性的精确化学和结构特征。

研究人员计算了常见二维材料的电子结构如何通过交换不同的原子发生的变化。这种特殊的交换导致晶体结构无法叠加在其镜像上，并导致称为skyrmions的奇异涡旋状自旋排列的可能性，正在探索其作为未来低功耗计算的构建块。

该研究的合著者、加州大学伯克利分校博士后研究员张宏瑞和伯克利实验室和加州大学伯克利分校的博士后研究员陈翔利用晶体生长设备探索了一些最有前途的二维材料，包括钴掺杂的碲化铁锗。纳米薄片形式的Fe ₅ GeTe ₂ )。Fe ₅ GeTe ₂由于其独特的层状结构和晶体对称性，铁原子占据晶体结构内的特定点，是一种典型的二维磁性材料。他们发现，通过用钴原子替换铁原子可以自发地破坏材料的天然晶体对称性，从而改变其自旋结构。 

伯克利实验室博士后研究员 Sandhya Susarla 和康奈尔大学博士后研究员 Yu-tsun Shao 在美国国家电子显微镜中心利用电子显微镜能力证实了复杂材料的原子级结构和电子结构。获 取 更多前沿科技 研究 进展访问：https://byteclicks.com

这项研究得到了美国能源部科学办公室的部分支持。