Onlangs, Prof. Zheng Xiaohong's onderzoeksgroep van het Institute of Solid State Physics (ISSP) van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), in samenwerking met Prof. Stefano Sanvito van Trinity College Dublin, demonstreerde een nieuw idee om halfmetalliciteit te bereiken in A-type van der Waals (vdW) antiferromagneten via ferro-elektrische controle.

Halfmetalliciteit is een belangrijk onderzoeksonderwerp in de fysica van de gecondenseerde materie en de spintronica. Onlangs, een interessante klasse van tweedimensionale (2-D) materialen, vanadiumdichalcogeniden die intrinsiek ferromagnetisme en hoge Curie-temperatuur vertonen, is theoretisch ontworpen en experimenteel gesynthetiseerd. Echter, het vereiste kritische elektrische veld voor het bereiken van halfmetalliciteit is zo hoog dat het onder de huidige omstandigheden bijna niet beschikbaar is.

Deze keer, het team rapporteerde een vdW multiferroïsche heterostructuur, die werd gevormd door de dubbellaag te sandwichen ² H-Vse ₂ tussen twee lagen 2-D out-of-plane ferro-elektrische Sc ₂ CO ₂ , via first-principles-simulaties.

Ze vonden een half-metalen aard gepresenteerd in de bandstructuur, evenals het geleidende spinkanaal gelokaliseerd in slechts één laag van ² H-Vse ₂ .

In de tussentijd, de spinpolariteit en de ruimtelijke locatie zouden worden omgekeerd met de ferro-elektrische polarisatieomkering. Het mechanisme achter dit fenomeen is afkomstig van zowel het ingebouwde elektrische veld van de ferro-elektrische sandwich, en de ladingsoverdracht die selectief slechts bij één interface plaatsvindt.

Twee prototypes van niet-vluchtige geheugenapparaten werden daarom verder voorgesteld, waarin twee toestanden ("1" en "0") werden gerealiseerd door de polarisatierichting van de ferro-elektrische lagen om te schakelen.