ファンデルワールス強磁性fe3gete2の磁気異方性の制御穴ドーピング

強磁性の特性に影響を与える材料パラメーターの識別は、スピントロニクスに適した最適化された材料の鍵です。磁気異方性は、ファンデルワールス磁石で特に重要です。これは、磁気輸送およびスピン輸送の特性に影響するだけでなく、2次元の制限で磁気順序を安定化するためにも不可欠です。ここでは、穴ドーピングがファンデルワールス強磁石の磁気異方性を効果的に調節し、この効果の物理的起源を調査することを報告します。Fe3-xgete2ナノフレイクは、穴ドーピングを伴う磁気異方性の著しい抑制を示しています。電子構造の測定と計算は、穴ドーピングに関連する化学的ポテンシャルシフトが、スピン軌道誘導バンド分割からのエネルギーゲインを減少させることにより、磁気異方性の減少の原因であることを明らかにしています。私たちの調査結果は、2次元磁石の電子構造と磁気特性の間の複雑なつながりを理解し、ドーピングを通じて磁気特性を設計する方法を提案します。

Identifying material parameters affecting properties of ferromagnets is key to optimized materials that are better suited for spintronics. Magnetic anisotropy is of particular importance in van der Waals magnets, since it not only influences magnetic and spin transport properties, but also is essential to stabilizing magnetic order in the two-dimensional limit. Here, we report that hole doping effectively modulates the magnetic anisotropy of a van der Waals ferromagnet and explore the physical origin of this effect. Fe3-xGeTe2 nanoflakes show a significant suppression of the magnetic anisotropy with hole doping. Electronic structure measurements and calculations reveal that the chemical potential shift associated with hole doping is responsible for the reduced magnetic anisotropy by decreasing the energy gain from the spin-orbit induced band splitting. Our findings provide an understanding of the intricate connection between electronic structures and magnetic properties in two-dimensional magnets and propose a method to engineer magnetic properties through doping.