Открыт слоистый 2D-материал для электроники будущего

Исследователи Принстонского университета открыли новый материал, проявляющий магнитные свойства, имеющий высокую проводимость и слоистую структуру. Статья об открытии опубликована в журнале Science Advances. 

Созданный учеными теллурид гадолиния GdTe3, относится к группе Ван-дер-Вальсовых материалов, имеющих 2D-наноструктуру. В последнее время такие соединения активно изучаются в связи с широким их гипотетическим приложением в области техники в целом и конструирования 2D структур с интересующими свойствами в частности. Особый тип таких Ван-дер-Вальсовых материалов обладает и свойствами магнетизма.

Научная группа Принстонского университета установила, что этот материал проявляет уникальные свойства еще в начале 2018 года. Было показано, что он легко шелушится, давая тонкие хлопья размером до 10 нм.  После чего ученые могли вырастить из него особо чистые кристаллы, которые легко получаются методом совместного плавления. Кристаллы имели размеры 8 на 8 мм и низкое количество дефектов в сравнении с другими материалами того же класса.

После исследования этих кристаллов при температурах 1-30 К, было показано, что они имеют антиферромагнитный порядок и аномально высокую электронную подвижность — от 61 200 до 113 000 см2 В-1 с-1, в зависимости от анализируемого кристалла. То есть, если к материалу приложено поле в один вольт на см, электроны движутся с чистой скоростью в 600 м в секунду! Тем не менее, интерес тут представляет именно комбинация всех трёх составляющих: магнетизма, проводимости и слоистой структуры.

«Добавление этого материала в зоопарк Ван-дер-Ваальсовых 2D-материалов похоже на добавление недавно открытого ингредиента для приготовления пищи, который дает новые вкусы и блюда», — сказал Шиминг Лэй, один из авторов работы и сотрудник Принстонского университета.

Такой большой диапазон свойств позволяет легче найти применения для материала в электронике, где нередко нужна комбинация различных физических свойств.