弱い層間結合ファンデルワールスマグネットfe3gete2の交換バイアス

ファンデルワールス（VDW）磁気材料は、低次元の磁気を研究するための理想的なプラットフォームを提供します。しかし、これらの層状材料の磁気特性の観察は、それらを従来の磁気薄膜システムと本当に区別していることにほとんど欠けています。VDW磁気材料に固有の磁気特性を調査するために、フェロ磁気反強磁性界面で出現する磁気現象である交換バイアス効果を調べます。表面酸化物層の反強磁気秩序のため、交換バイアスは、天然の酸化VDW強磁性Fe3Gete2で観察されます。興味深いことに、効果の大きさと厚さの依存性は、典型的な薄膜システムで予想されるものとは異なります。VDW磁石に固有の弱い層間磁気結合に基づいて、この動作の可能なメカニズムを提案し、これらの材料の明確な特性を実証します。さらに、比較的高い温度まで持続するVDW磁石に対する堅牢でかなりの交換バイアスは、実用的な2次元スピトロニクスを実現するための大きな進歩をもたらします。

van der Waals (vdW) magnetic materials provide an ideal platform to study low-dimensional magnetism. However, observations of magnetic characteristics of these layered materials truly distinguishing them from conventional magnetic thin film systems have been mostly lacking. In an effort to investigate magnetic properties unique to vdW magnetic materials, we examine the exchange bias effect, a magnetic phenomenon emerging at the ferromagnetic-antiferromagnetic interface. Exchange bias is observed in the naturally oxidized vdW ferromagnet Fe3GeTe2, owing to an antiferromagnetic ordering in the surface oxide layer. Interestingly, the magnitude and thickness dependence of the effect is unlike those expected in typical thin-film systems. We propose a possible mechanism for this behavior, based on the weak interlayer magnetic coupling inherent to vdW magnets, demonstrating the distinct properties of these materials. Furthermore, the robust and sizable exchange bias for vdW magnets persisting up to relatively high temperatures presents a significant advance for realizing practical two-dimensional spintronics.