物理学家的2D晶体显示出先进电子产品的前景

由德克萨斯大学达拉斯分校科学家领导的一组研究人员开发了一种新技术来生长异常大，高质量的晶体，可以帮助使先进的电子产品，如自旋电子学和磁性光电器件成为现实。

非常薄的层 - 只有一个或两个原子厚 - 可以很容易地从块状晶体中剥离。这些二维层表现出令人惊讶的磁性，并且在室温下在空气中非常稳定，这使得它们在包含不同材料堆叠层的设备中具有重要意义。

自然科学与数学学院物理系博士后研究员刘文浩博士开发了固体蒸汽合成技术来生长硫化铬溴化物晶体，硫化铬晶体通常通过化学气相传输(CVT)方法制成。该论文发表在ACS Nano杂志上。

“虽然这种材料本身并不新鲜，但我们创造它的方法从其他方法中脱颖而出，”刘说，他在物理学副教授，关于这项新技术的报告的通讯作者，在Bing Lv博士的实验室工作。“我们的方法更简单，更直接，并且比传统的CVT方法产生更大，更高质量的晶体。

Lv(发音为“爱”)说，合成技术涉及简单使用箱式炉，产生1至2厘米的晶体，比其他方法生产的晶体大10倍。

剥落层的磁性让研究小组感到惊讶。

材料中的每个电子都有一个称为自旋的特性，它可以是向上或向下的，自旋的方向决定了材料的磁性。例如，当所有自旋都在同一方向上对齐时，材料是铁磁性的，而当自旋平行但方向相反(反平行)时，材料是反铁磁性的。

“通常，这种磁性排序 - 自旋的排列 - 在材料中瞬间发生，”Lv说。“我们2D材料的独特之处在于，随着温度的降低，反铁磁阶在三个阶段中增加并在整个晶体中传播。

磁异常 - 铁磁阶大小的增加 - 发生在185开尔文(零下126.7华氏度)，156开尔文(零下178.9华氏度)和132开尔文(零下222华氏度)的材料中。

“这是第一次在硫化铬溴化物晶体中观察到这种现象。当我们第一次看到这一点时，我不相信它，因为它违背了我们的直觉思维，“吕说。“这是一个有趣的观察结果，因为这种'软'磁性在某些磁性存储设备中可能很有用。

刘说，晶体在空气中稳定，是未来研究和可能用于高性能设备的方便和必不可少的特性。

“典型的晶体可以与空气中的水或氧气发生反应，从而改变晶体的化学成分或结构，”该报告的共同主要作者刘说。“这就是为什么在许多情况下，晶体必须用惰性材料覆盖。我们的晶体消除了这一障碍，使其更容易用于新设备的制造和开发。