ファンデルワールス結晶における単原子層限界までの層依存強磁性

タイトル	ファンデルワールス結晶における単原子層限界までの層依存強磁性
著者紹介	ベヴィン・ファン、ジュヌヴィエーヴ・クラーク、エフレン・ナヴァロ＝モラタラ、ダリア・R・クライン、ラン・チェン、カイル・L・セイラー、ディン・ジョン、エマ・シュミットゴール、マイケル・A・マクガイア、デイヴィッド・H・コブデン、ワン・ヤオ、ディ・シャオ、パブロ・ハリージョ＝ヘレロ、シャオドン・シュー
雑誌	自然
日付	06/07/2017
土居	10.1038/nature22391
はじめに	グラフェンの出現は、多様な電子物性を示す2次元物質の分野を大きく広げるきっかけとなった。このグループは現在、スピン-バレー結合を持つ半導体、量子金属状態に調整可能なイジング超伝導体、電荷密度波が変調可能なポテンシャル・モット絶縁体、エッジ輸送を特徴とするトポロジカル半金属を包含している。このような進歩にもかかわらず、固有の磁性を持つ2次元結晶は、センシングやデータストレージへの応用が期待されるにもかかわらず、依然として見つかっていなかった。理論的枠組み、特にメルミン-ワグナーの定理は、一般に、有限温度における2次元等方ハイゼンベルグモデルにおける磁気秩序を排除している。しかしながら、磁気異方性はこの制限を回避することができ、2次元イジング強磁性の発現を容易にする。この研究では、光磁気カー効果顕微鏡により、単層三ヨウ化クロム（CrI3）が面外スピンを持つイジング強磁性体として機能することを明らかにした。そのキュリー温度は45ケルビンで、バルク結晶の温度（61ケルビン）をわずかに下回る程度であり、層間結合が弱いことを示している。さらに、われわれの研究により、層に依存する磁気相が明らかになり、ファンデルワールス結晶に固有の厚みに敏感な物理的特性が強調された。特に、二層CrI3はメタ磁性効果とともに磁化の減少を示すが、三層CrI3ではバルクで観測された層間強磁性が復活する。この研究は、高度な磁気エレクトロニクスのための電気的制御や、新しい界面現象を生み出すためのファンデルワールス工学など、原子レベルの薄さの材料のユニークな特性を活用して磁性を研究する道を開くものである。
引用	ベヴィン・フアン、ジュヌヴィエーヴ・クラーク、エフレン・ナヴァロ＝モラタラら. ファンデルワールス結晶における単分子層限界までの層依存強磁性.Nature.2017.Vol.546(7657):270-273。DOI: 10.1038/nature22391
エレメント	クロム（Cr） , ヨウ素（I）
産業	エレクトロニクス , リサーチ＆ラボラトリー