Nano Lett.：通过化学气相沉积法制备高质量磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4和MnBi4Te7多层

低维昂维 · 公众号 · 科技媒体 · 2024-12-29 00:14

主要观点总结

文章介绍了中国科学院物理研究所等通过可控化学气相沉积法合成高质量磁性拓扑绝缘体MnBi 2 Te 4 和MnBi4Te7多层材料的研究。该研究推动了基于高质量、边缘和厚度控制的二维磁性拓扑量子材料的器件应用的发展。

关键观点总结

关键观点1: 研究团队通过蒸发速率可控的CVD方法成功合成高质量磁性拓扑绝缘体MnBi 2 Te 4 和MnBi4Te7多层材料。

这是首次实现该材料的可控合成，对于推进器件应用具有重要意义。

关键观点2: 研究发现了多层膜外延生长在云母衬底上，呈规则三角形，并且可以通过控制生长温度来调节2D MnBi 2 Te 4的厚度和横向尺寸。

这为制备具有特定结构和性能的二维材料提供了新方法。

关键观点3: 研究揭示了奇数层和偶数层MnBi 2 Te 4 多层的多步自旋-翻转跃迁，这是该材料独特物理性质的表现。

这一发现有助于深入理解该材料的量子现象和潜在应用。

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成果介绍

2D MnBi ₂ Te ₄ 族材料具有非平凡的拓扑能带和固有磁序，在探索奇异量子现象和潜在应用方面表现出巨大的希望。然而，通过化学气相沉积（CVD）方法合成2D MnBi ₂ Te ₄ 族材料对于推进器件应用至关重要，但由于难以控制多前驱体之间的反应并形成纯相，因此仍然是一个重大挑战。

有鉴于此，近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心杨海涛研究员和郭辉副研究员（共同通讯作者）等报道了一种通过蒸发速率可控的CVD方法可控合成高质量磁性拓扑绝缘体MnBi ₂ Te ₄ 和MnBi4Te7多层材料。多层膜外延生长在云母衬底上，呈规则三角形。通过控制生长温度，可以很好地调节2D MnBi ₂ Te ₄ 的厚度和横向尺寸。此外，磁输运测量清楚地揭示了奇数层和偶数层MnBi ₂ Te ₄ 多层的多步自旋-翻转跃迁。本文的研究标志着未来在基于高质量、边缘和厚度控制的2D磁性拓扑量子材料的器件中的变革性应用迈出了重要的一步。