新加坡国立大学化学系Jiong Lu课题组--通过隧穿石墨烯可视化二维磁性绝缘体的原子结构和磁性

二维（2D）磁性与范德华（vdW）异质结构工程相结合的发现，为创建具有非平凡磁性的人造磁性结构提供了前所未有的机会。其进展取决于对原子尺度上二维磁体的电子和磁性的深入理解。尽管可以通过扫描隧道显微镜/光谱法（STM/STS）探测局部电子特性，但由于缺少导电路径和极高的空气敏感性，其在研究2D磁绝缘子中的应用仍然难以捉摸。在这里，我们利用石墨烯对隧穿电子的透明性，可以通过STM对石墨烯覆盖的几层CrI₃（FL- CrI₃）进行电子和磁性表征。STS揭示了FL-CrI₃的电子结构，包括其磁态的平坦带。通过通过dI/dV映射中与磁场有关的莫尔条纹对比度，可以看到FL-CrI₃从AFM到FM的转变，这是由于石墨烯与具有不同层间磁耦合的自旋极化CrI₃带之间的电子杂化发生了变化。我们的研究结果为探测2D磁绝缘子的原子级电子和磁性提供了一条通用的途径，以用于未来的自旋电子学和量子技术应用。

Fig. 1 通过STM研究的G/FL- CrI₃/Gr的vdW异质结构。

Fig. 2 G/ CrI₃的电子结构。

Fig. 3 G/FL- CrI₃/Gr的STM测量。

Fig. 4 dI/dV图中与磁场有关的莫尔条纹对比度。

Fig. 5 在AFM和FM层间耦合下G/四层CrI₃的原子能带结构相关性。

相关研究成果于2021年由新加坡国立大学化学系Jiong Lu课题组，发表在Nature Communications(https://doi.org/10.1038/s41467-020-20376-w)上。原文：Visualizing atomic structure and magnetism of 2D magnetic insulators via tunneling through graphene。