Мультиферроики, обладающие одновременно свойствами электрической поляризации и магнитного упорядочения, позволяют влиять на магнетизм с помощью электрического поля, что открывает потенциал для применения в устройствах с низким энергопотреблением. Однако традиционные объёмные материалы сталкиваются с такими проблемами, как слабая поляризация, низкий коэффициент магнитоэлектрической связи и ограниченная стабильность работы при комнатной температуре. Недавно исследователи из Института физики Китайской академии наук и Чжэцзянского университета достигли прогресса в изучении двумерных мультиферроиков. Команда создала новую слоистую структуру в двуслойном CrTe₂, где межслойная разность электростатических потенциалов нарушила инверсионную симметрию, что привело к обратимой внеплоскостной поляризации. Соответствующие результаты были опубликованы в журнале «Nature Materials».
Исследовательская группа использовала метод молекулярно-лучевой эпитаксии для получения высококачественных плёнок двуслойного CrTe₂, подтвердив наличие стабильной при комнатной температуре двумерной мультиферроической фазы. Комбинируя сканирующую туннельную микроскопию и расчёты из первых принципов, было обнаружено, что разность электростатических потенциалов между антиферромагнитным и ферромагнитным слоями индуцирует спонтанное нарушение инверсионной симметрии, что, в свою очередь, формирует стабильную ферроэлектрическую поляризацию. В отличие от механизма, управляемого спин-орбитальной связью в типичных мультиферроиках II типа, этот механизм межслойной асимметрии заряда обеспечивает сильную магнитоэлектрическую связь, сохраняющуюся при комнатной температуре. Исследование продемонстрировало энергонезависимый контроль состояния намагниченности с помощью электрического поля, подтвердив осуществимость принципа «электрическая запись, магнитное считывание».
Предложенная в исследовании структура сверхрешётки ферромагнетик/антиферромагнетик предоставляет подход для инженерного проектирования однофазных двумерных мультиферроических материалов. Реализованная в двуслойном CrTe₂ функция «электрической записи и магнитного считывания», стабильная в воздушной среде при комнатной температуре, сокращает разрыв между фундаментальными физическими исследованиями и масштабируемыми приложениями, позволяя двумерным мультиферроикам стать перспективной платформой для высокоэнергоэффективных спиновых электронных запоминающих устройств, совместимых с КМОП-технологией. Этот прогресс может ускорить интеграцию соответствующих материалов в пост-кремниевую наноэлектронику.
Детали публикации: Авторы: Dacheng Tian и др., Название: «Room-temperature two-dimensional multiferroic metal and voltage-controlled magnetic order», Опубликовано в: «Nature Materials» (2026). Информация о журнале: «Nature Materials»