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我校许小红教授团队在非层状γ-Fe2O3可控制备与磁畴构型研究取得重要进展

发布日期:2023-11-21    作者:     来源:     点击:

近日,我校许小红教授、薛武红副教授与中科院宁波材料所杨华礼副研究员合作,报道了非层状γ-Fe2O3纳米片的尺寸可控制备,并发现了尺寸依赖的磁畴构型:从磁单畴态到涡旋再到多畴态。研究成果以“Controlled Growth and Size-Dependent Magnetic Domain States of 2D γ-Fe2O3”为题,在国际权威期刊Nano Letters(SCI一区TOP,影响因子:10.8)上发表。博士研究生王涛(导师:许小红教授)为论文的第一作者,硕士研究生范芷薇为共同作者。该研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目的资助。

与大多数现有的范德华磁性材料相比,非层状二维磁性材料通常展现出室温以上的磁序,且具有优良的环境稳定性,因此它们为开发新一代自旋电子器件提供了重要的材料基础。然而,由于这些材料受到各向同性键合性质的限制,其可控制备面临着巨大的挑战。此外,磁畴结构对二维磁性材料的研究与应用至关重要。通过对磁畴结构进行工程设计可以满足自旋电子学、纳米医学或生物磁学等领域的特定需求。通常,精确控制二维磁性材料的横向尺寸是切换特定磁畴结构的有效途径。

基于此,该团队系统地研究了化学气相沉积过程中退火温度、载气流速和退火时间对γ-Fe2O3纳米片生长的影响,并发现通过严格地调节退火时间,可以实现对二维γ-Fe2O3横向尺寸的精确控制。利用磁力显微镜对不同横向尺寸的纳米片进行磁性表征,建立了“磁结构与尺寸”关系图,即随着γ-Fe2O3纳米片尺寸的减小,会发生从磁多畴态到涡旋再到单畴态的顺序转变。这项工作不仅为二维反尖晶石型晶体的可控制备提供了重要参考,也将磁涡旋态从金属或半金属材料拓展到半导体材料。

2Dγ-Fe2O3的可控合成与物相表征以及尺寸依赖的磁畴构型


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