Magnetische NiFe-Dünnfilme, die MoS2-Nanostrukturen für spintronische Anwendungen bilden

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 9809 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Wir demonstrieren eine Nanostrukturschicht aus konjugierten MoS2-Dünnfilm-Nanoflocken aus Ni80Fe20 (Permalloy:Py). Die Schichten basieren auf einer einstufigen gemeinsamen Abscheidung von Py und MoS2 aus einer einzigen Lösung, in der ionische Ni- und Fe- und MoS2-Flocken nebeneinander existieren. Synthetisierte dünne Filme mit MoS2-Flocken zeigen eine zunehmende Koerzitivfeldstärke und eine Verstärkung des magnetooptischen Kerr-Effekts. Die Linienbreite der ferromagnetischen Resonanz sowie der Dämpfungsparameter stiegen im Vergleich zu denen der Py-Schicht aufgrund des Vorhandenseins von MoS2 deutlich an. Raman-Spektroskopie und Elementarkartierung werden verwendet, um die Qualität von MoS2 im Py-Dünnfilm zu zeigen. Unsere Synthesemethode verspricht neue Möglichkeiten für die elektrochemische Herstellung funktionaler Spintronik-basierter Geräte.

Jüngste vielversprechende Erfolge in der Spintronik, insbesondere bei magnetischen Dünnfilmen, die mit zweidimensionalen (2D) Materialien verbunden sind, haben dieses Thema für Grundlagenstudien interessant gemacht, um ihre wichtige Rolle in zukünftigen spintronischen Speicher- und Computergeräten zu untersuchen1,2,3,4,5 . Das zentrale grundlegende Phänomen in solchen Strukturen ist die Spin-Bahn-Wechselwirkung (SOI)6,7. Um von SOI in spintronischen Geräten zu profitieren, werden Materialien mit hoher Spin-Bahn-Kopplung (SOC), hauptsächlich Schwermetalle wie Pt und Ta8, in Geräten verwendet, die mit magnetischen Dünnfilmen in Kontakt stehen. Aufgrund der jüngsten Entwicklungen im Bereich der 2D-Materialien liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der Verwendung von 2D-Materialien mit ihren faszinierenden Eigenschaften anstelle von Schwermetallen9,10 mit hohem SOC. Viele Studien haben den erfolgreichen Einsatz von Übergangsmetalldichalkogeniden (TMDCs) in Kontakt mit ferromagnetischen Dünnfilmen gezeigt, um den SOI zu verbessern, Oberflächenanisotropie zu induzieren usw.11,12. Wir haben kürzlich gezeigt, dass die magnetische Anisotropie durch MoS2 auf der Oberfläche von Py-Dünnfilmen eingestellt werden kann13 und dass auch die vorhergesagte Grenzflächenanisotropie in Co/Schwarz-Phosphoren14 geändert werden kann. Hier zeigen wir alternativ, dass sich die magnetischen Eigenschaften von Ni80Fe20 durch die Verkörperung dünner MoS2-Flocken ändern. Dies zeigt, dass der gesamte einzelne ferromagnetische Dünnfilm SOC-induzierte intrinsische magnetische Eigenschaften besitzt.

Die Herstellung dünner Filme für Spintronikgeräte auf der Grundlage physikalischer Techniken wie Sputtern und thermischer Verdampfung hat die beste Leistung gezeigt15,16. Darüber hinaus hat sich die Elektroabscheidungsmethode als sehr vielversprechend bei der Herstellung von Spinventilen mit einer sehr hohen Anzahl von Schichtwiederholungen (über 100 wiederholte Schichten17) und auch funktionellen Nanodrähten für spinkaloritronische Geräte18,19,20 erwiesen. Es sollte jedoch erwähnt werden, dass die Elektroabscheidung nicht in der Lage ist, ultradünne Filme ohne Hohlräume bereitzustellen oder in einem einzigen Wachstum mehrere Schichten verschiedener Materialtypen herzustellen21. Die Implementierung von 2D-Materialien in Kontakt mit ferromagnetischen Dünnfilmen war eine Herausforderung22,23 und solche Strukturen werden durch die Übertragung der so hergestellten 2D-Schichten auf die ferromagnetischen Schichten24 hergestellt. Zusätzlich zu ihrer mehrstufigen Herstellungsmethode sind die Materialkontakte schlecht, was ihre Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit bisher einschränkt25. Daher ist die Entwicklung neuer Herstellungsverfahren zur Herstellung von Heterostrukturen aus 2D-Materialien/ferromagnetischen Schichten erforderlich, um eine höhere Ausbeute und Funktionalität zu erzielen.

In dieser Arbeit verwenden wir die Elektroabscheidungsmethode zur Herstellung von magnetischen Py-Filmen und stellen die gemeinsame Elektroabscheidung dünner MoS2-Flocken mit ionischen Elementen der Lösung vor. Die Raman-Spektroskopie weist auf eine erfolgreiche Verkörperung dünner MoS2-Flocken im gewachsenen Magnetfilm hin. Die magnetischen Eigenschaften der Schicht mit MoS2-Flocken weisen deutliche Unterschiede zur reinen ferromagnetischen Schicht auf, einschließlich höherer magnetischer Koerzitivfeldstärke und Dämpfungsparameter, die in direktem Zusammenhang mit der Verbesserung des SOC des Mediums stehen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass unsere Herstellungsmethode zu einer guten Nähe zwischen dem MoS2 und dem magnetischen Material geführt hat, um den SOC im Ferromagneten zu induzieren. Unsere Methode bietet die Möglichkeit, durch Steuerung der Wachstumsbedingungen wie angelegte Wachstumsspannung/-strom zum Wachstum von Gradienten oder Multischichten des untersuchten Materials verwendet zu werden.

Das Peeling von MoS2 wurde für 1 g MoS2-Pulver (Aldrich, 99 %, < 2 μm) in 100 ml destilliertem Wasser durchgeführt, was einer Konzentration von 10 gl−1 MoS2 entspricht (Abb. 1a). Das MoS2-Pulver wurde 4 Stunden lang mit einer Ultraschallsondeneinheit, die mit einer langen Stufenhornspitze ausgestattet war, abgeblättert. Um eine übermäßige Erwärmung zu vermeiden, wurde die Schallsonde auf eine Betriebszeit von 0,7 s und eine Ruhezeit von 0,3 s eingestellt. Außerdem wurde während des Peelings ein Eiswasserbad verwendet. Die resultierende Lösung wurde 30 Minuten lang bei 200 U/min zentrifugiert, um nicht abgeblätterte Partikel zu entfernen.

(a) Schematische Darstellung der MoS2-Exfoliation durch Sondenbeschallung (oben) und schematische Darstellung der Elektroabscheidung von Proben (unten). (b) Die UV-sichtbare Absorption des abgeblätterten MoS2 und (c) das Raman-Spektrum von Py- und MoS2@Py-Proben.

Die galvanische Abscheidung erfolgte aus zwei unterschiedlichen Lösungen. Die erste Lösung für die galvanische Abscheidung der Py-Probe hatte die Zusammensetzung 0,4 M NiSO4.6H2O, 0,04 M FeSO4.7H2O und 0,4 M H3BO3 (ursprünglich hergestellt von Merk) in destilliertem Wasser. 200 ml dieser Lösung wurden für die galvanische Abscheidung verwendet. Für die galvanische Abscheidung der Py-konjugierten MoS2-Probe (MoS2@Py) wurde die zweite Lösung wie folgt hergestellt. Zuerst wurden 100 ml derselben Lösung mit doppelter Molarität hergestellt und dann 100 ml der abgeblätterten MoS2-Lösung hinzugefügt. Auf diese Weise sind die endgültigen Molaritäten der Ni- und Fe-Ionen in beiden Lösungen ähnlich. Si-Substrate (einseitig polierte Oberfläche) wurden in 1,5 × 1,5 cm große Scheiben geschnitten. Um die Oberfläche des Si von nativem Oxid zu reinigen, wurden sie 45 Sekunden lang in 10 %ige HF-Lösung (Salzsäure) getaucht, dann mit Ethanol, Aceton bzw. destilliertem Wasser gewaschen und mit einer Luftpumpe getrocknet. Anschließend wurden die Si-Substrate sofort in die Elektroabscheidungszelle überführt, um eine weitere Oberflächenoxidation zu verhindern. Für die galvanischen Abscheidungen wurde eine Zwei-Elektroden-Zellkonfiguration mit einer Gleichstromquelle verwendet. Als Anode wurde ein 2 × 1 cm großes platiniertes Si und als Kathode ein Si-Substrat verwendet. Die Py- und MoS2@Py-Proben wurden durch Anlegen einer Gleichspannung von 10 V bei Raumtemperatur über 120 bzw. 150 s galvanisch abgeschieden.

UV-sichtbare (Perkin Elmer, Lambda25) und Raman-Spektroskopie (Teksan) wurden bei Raumtemperatur durchgeführt. Die Oberfläche wurde mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM, Nanosurf) untersucht. Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) und Elementkartierung wurden mit einem Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FESEM, Hitachi) gemessen. Magnetische Hystereseschleifen wurden durch longitudinalen magnetooptischen Kerr-Effekt (MOKE) mit einem 632-nm-Laserlicht (ein selbstgebauter Aufbau) gemessen. Messungen der ferromagnetischen Resonanz (FMR) wurden mit einer selbst entwickelten Feldmodulations-Lock-in-Technik im Frequenzbereich von 2–20 GHz durchgeführt (Einzelheiten siehe Hintergrundinformationen).

Das Schema des Peeling-Zustands ist in Abb. 1a dargestellt, wo die Kraft der Wassermoleküle dazu führt, dass das MoS2-Pulver in dünne Flocken abblättert. Um die Qualität des abgeblätterten MoS2 im Wasser zu charakterisieren, wurde eine Messung der UV-sichtbaren Absorption verwendet. Das Ergebnis dieser Messungen ist in Abb. 1b zu sehen. Die A- und B-Peaks bei 559 bzw. 663 nm sind charakteristisch für MoS2-Dispersionen mit wenigen Schichten. Nach der Lösungsvorbereitung und der galvanischen Abscheidung der Schichten (Abb. 1a unten) wird die Raman-Charakterisierung verwendet, um zu sehen, ob die MoS2-Flocken in den Körper der Py-Schicht eingebettet sind. Abbildung 1c zeigt das Raman-Spektrum für Py- und MoS2@Py-Proben. Raman-Peaks bei 379 und 403 cm−1 zeigen deutlich das Vorhandensein von MoS2-Flocken in der elektrolytisch abgeschiedenen Schicht26. Die blanke Py-Probe zeigt keinen Peak im Raman-Spektrum, da sie metallischer Natur ist.

Die Oberflächentopographie der Py- und MoS2@Py-Proben wurde mit AFM beobachtet und in Abb. 2a bzw. b dargestellt. Die AFM-Bilder zeigen, dass beide Proben eine ähnliche Oberflächenstruktur aufweisen, mit einer erhöhten mittleren Oberflächenrauheit für die MoS2@Py-Probe von 20 nm auf 45 nm mittlere Oberflächenrauheit der Py-Probe. Außerdem wurde eine FESEM-Charakterisierung der Py- und MoS2@Py-Proben durchgeführt und die Ergebnisse sind in Abb. 2c bzw. d dargestellt. Es ist zu erkennen, dass beide Proben eine körnige Struktur mit einer erhöhten Korngröße bei der MoS2@Py-Probe aufweisen. Als unterstützende Informationen werden auch FESEM-Querschnittsbilder der Proben präsentiert, die Dicken von ~ 50 bzw. ~ 100 nm für Py- und MoS2@Py-Proben zeigen (~ 10 % Fehler). Die beobachtete höhere Dicke der MoS2@Py-Proben hängt mit der teilweisen Raumbesetzung durch MoS2 und auch mit der etwas längeren Elektroabscheidungszeit dieser Probe zusammen. Die Verteilung von MoS2 in der Py-Schicht wurde durch EDX-Messung nachgewiesen. Abbildung 2e–h stellt die EDX-Kartierung der Elemente Ni, Fe, Mo und S dar, wobei die gleichmäßige Farbverteilung die einheitliche Verkörperung von MoS2 zeigt. Außerdem beträgt das Atomverhältnis von Ni:Fe 4:1.

AFM-Messung von (a) Py- und (b) MoS2@Py-Proben. Die FESEM-Bilder von (c) Py- und (d) MoS2@Py-Proben. (e) und (f) sind die EDX-Zuordnung der Py-Probe und (g) und (h) die EDX-Zuordnung der MoS2@Py-Probe.

Anschließend werden die magnetischen Eigenschaften der Proben durch MOKE- und FMR-Messungen untersucht. Die Ergebnisse der longitudinalen MOKE-Messung sind in Abb. 3a dargestellt und zeigen, dass beide Proben eine magnetische Anisotropie in der Ebene aufweisen. Im MOKE-Signal der Proben treten zwei deutliche Unterschiede auf. Einer davon ist die viel höhere Koerzitivfeldstärke (Hc) der MoS2@Py-Probe, die in Abb. 3b dargestellt ist. Der Hc-Wert für die Py-Probe beträgt ~ 10 Oe und ist für die MoS2@Py-Probe auf ~ 30 Oe gestiegen, was einem Anstieg von 300 % entspricht. Im Fall von Filmen wurde gezeigt, dass sich die magnetische Anisotropie ferromagnetischer Schichten durch die Nähe zu TMDC-Schichtmaterialien aufgrund der dd-Hybridisierung an der Grenzfläche ändert11,13,14. Im Fall der MoS2@Py-Probe sind alle Grenzflächenrichtungen zwischen Py und MoS2 möglich, was insgesamt zu der beobachteten Änderung der Koerzitivfeldstärke in der Ebene geführt hat. Im Allgemeinen hängt die magnetische Anisotropie stark vom SOC ab27,28,29 und durch die Zugabe von MoS2 als Material mit hohem SOC zur Schicht sind Änderungen der magnetischen Anisotropie zu erwarten. Man sollte beachten, dass ein Anstieg der Koerzitivfeldstärke in der Ebene aus der Zunahme der Dicke aufgrund der aus der Ebene heraustretenden magnetischen Anisotropiekomponente bei höheren Dicken resultieren kann30,31,32,33,34. Um zu sehen, ob der beobachtete Anstieg von Hc in unseren Proben auf die relativ höhere Dicke der MoS2@Py-Probe zurückzuführen ist, führten wir MOKE-Messungen für verschiedene Dicken der Py-Schicht durch und es wurde nur eine geringfügige Änderung des Hc beobachtet (Einzelheiten siehe Hintergrund). Information). Daher schließen wir, dass die beobachteten Änderungen der magnetischen Eigenschaften von Py auf seine Nähe zu MoS2 zurückzuführen sind. Außerdem kann der Hc-Wert der Proben durch die Korngröße beeinflusst werden35 und die AFM- und SEM-Bilder deuten auf eine vergleichsweise größere Korngröße für die MoS2@Py-Probe hin. Aber die völlig unterschiedliche MOKE-Signalqualität der MoS2@Py-Probe, einschließlich der Steigung des Diagramms, deutet darauf hin, dass das Vorhandensein von MoS2 eine entscheidende Rolle bei diesem erhöhten Hc spielt.

(a) MOKE-Signal gemessen für die Proben und (b) Vergleich der Hc- und MOKE-Signalintensität der Proben. (c) das bei f = 14 GHz beobachtete FMR-Signal, (b) die angepasste f- und Hres-Kurve basierend auf der Kittel-Formel und (c) die Daten von FWHM gegenüber f und ihre Anpassung basierend auf der Dämpfungsbeziehung.

Die andere Beobachtung des MOKE-Signals ist die viel höhere Signalintensität der MoS2@Py-Probe im Vergleich zur Py-Probe, die um 275 % erhöht ist. Zwei Mechanismen können beim beobachteten MOKE-Signalanstieg für die MoS2@Py-Probe eine Rolle spielen: (1) Anstieg der Sättigungsmagnetisierung (Ms) und (2) Anstieg der Lichtwechselwirkung mit Materie36,37. Hier kann der Anstieg des MOKE-Signals nicht auf den Anstieg von MS zurückzuführen sein, da der MS für die MoS2@Py-Probe abnimmt (siehe Abschnitt FMR). Daher kann der Anstieg des MOKE-Signals mit der verstärkten Wechselwirkung zwischen Licht und der MoS2@Py-Probe zusammenhängen. Für mehrschichtige Ferromagnet/TMDC-Heterostrukturen wurde berichtet, dass die richtige Dicke, der richtige Brechungsindex und der richtige Einfallswinkel einen Hohlraum bilden können38,39. Hier erreichten wir eine Verstärkung des MOKE-Signals durch die Zusammensetzung von MoS2-Flocken mit der Magnetschicht. Eine Verbesserung der Licht-Material-Wechselwirkung wurde auch durch elektrophoretische Abscheidung von MoS2-Nanostrukturen40 erreicht. Simulationen des MOKE-Signals für die zusammengesetzte MoS2@Py-Probe werden empfohlen, um die optimierte Zusammensetzungsstruktur zu erhalten. Wir ignorieren auch nicht die Möglichkeit, dass die größere Korngröße im MoS2@Py teilweise für den beobachteten Anstieg der MOKE-Signalintensität verantwortlich ist. Um den genauen Beitrag jedes Parameters zu bestimmen, sollten weitere Experimente geplant werden.

Wir haben auch die FMR-Eigenschaften der Proben gemessen, um zu sehen, wie MoS2 die Magnetisierungsdynamik der Py-Schicht beeinflussen kann. Die spindynamische Reaktion der Proben wurde bei verschiedenen konstanten Mikrowellenfrequenzen im Bereich von 2 bis 20 GHz und durch Durchlaufen von H von 0 bis 4500 Oe untersucht. Die beobachteten FMR-Spektren wurden mit der Ableitung der Lorentz-Funktion angepasst, um das Resonanzfeld (Hr) und die FWHM (∆H) bei jeder Frequenz zu bestimmen. Abbildung 3c zeigt das gemessene FMR-Signal der Proben (Punkte) und ihre Anpassung (durchgezogene Linie) bei f = 14 GHz. Die Frequenzabhängigkeit von Hr für die Py- und MoS2@Py-Proben ist in Abb. 3d (Punkte) zu sehen. Die durchgezogenen Linien in dieser Abbildung sind die angepassten Daten durch die Kittel-Gleichung. Die Abhängigkeit der FMR-Frequenz vom externen Magnetfeld für dünne Filme mit unendlichen Abmessungen, die in der Ebene gesättigt sind, kann durch die Kittel-Formel41 beschrieben werden:

Dabei ist \({\upmu }_{0}\) die Permeabilität des freien Raums, \(\gamma\) das gyromagnetische Verhältnis (28 GHz/Tesla), H das äußere Magnetfeld und \(H_{k }\) ist das uniaxiale Anisotropiefeld, das für Py-Filme mit geringer Dicke vernachlässigbar ist. Die aus dieser Anpassung resultierenden MS betragen 10.448 bzw. 9.391 Oe für die Py- und MoS2@Py-Proben. Es wird eine Abnahme des Ms der MoS2@Py-Probe um etwa 10 % beobachtet, was auf den nichtmagnetischen Charakter des MoS2 zurückzuführen ist, der zu einer geringeren Magnetisierung pro Volumeneinheit führt. Außerdem zeigen beide Proben keine magnetische Anisotropie. Unter Verwendung der Dämpfungsbeziehung42 wie folgt:

Durch Anpassen der Daten können wir den Dämpfungsparameter der Proben berechnen. Dabei ist ΔH0 die inhomogene Verbreiterung und \(\alpha\) der Gilbert-Dämpfungsparameter. Die Anpassung der Daten basierend auf dieser Gleichung ist in Abb. 3e zu sehen. Der Wert von ΔH0 für Py- und MoS2@Py-Proben beträgt 114 bzw. 231 Oe. Alle aus den FMR-Daten erhaltenen Parameter sind in Tabelle 1 dargestellt.

In den erhaltenen Ergebnissen sehen wir eine Verdoppelung des Dämpfungskoeffizienten in der MoS2@Py-Probe im Vergleich zur Py-Probe, der von 0,018 auf 0,023 gestiegen ist. Es gibt viele Berichte, die zeigen, dass die Beschichtung einer ferromagnetischen Schicht mit einer nichtmagnetischen Schicht zu einer Verbesserung des Dämpfungsparameters führen kann43,44,45. Für die Verbesserung der Dämpfungsparameter in solchen Doppelschichten wurden mehrere Mechanismen vorgeschlagen. SOC und dd-Hybridisierung an der Grenzfläche bewirken eine Verstärkung der intrinsischen Dämpfung, während eine extrinsische Verstärkung der Dämpfung durch Zwei-Magnon-Streuprozesse aufgrund von Rauheit und Defekten im Grenzflächenbereich 46, 47, 48 entstehen kann. Im Fall unserer Probe führt die Verkörperung von MoS2 in der Py-Schicht zu einer Vergrößerung der Grenzflächen zwischen Py und MoS2, sodass sowohl intrinsische als auch extrinsische Beiträge zum beobachteten Anstieg des Dämpfungsparameters beitragen können. Darüber hinaus kann die Kopplung zwischen einer FM-Schicht und einer benachbarten NM-Schicht die wirksame Dämpfung der Magnetisierungspräzession über den Spin-Pump-Effekt 44, 49 verbessern. Beispielsweise haben viele Gruppen kürzlich die Erzeugung eines Spin-Bahn-Drehmoments in Bauelementen demonstriert, die mit Py/WTe250, CoFeB/MoS2 oder WSe251 und Py/MoS252 hergestellt wurden, sowie den reziproken Prozess (Spannungserzeugung durch Spinpumpen) in MoS2/Al /Co-Heterostrukturen53. Im Fall unserer MoS2@Py-Probe beobachten wir das Phänomen über einen verbesserten Dämpfungsparameter in einer relativ dicken magnetischen Schicht dank der Verkörperung der MoS2-Flocken innerhalb der Schicht, die eine große Kontaktoberfläche zwischen MoS2 und Py ergibt.

MoS2 wurde durch die Elektroabscheidungsmethode erfolgreich in die Struktur des magnetischen Py-Dünnfilms integriert. Die Schicht mit MoS2-Flocken weist eine höhere magnetische Koerzitivfeldstärke und einen höheren Gilbert-Dämpfungsparameter auf, was auf die ordnungsgemäße Bindung zwischen dem MoS2 und dem magnetischen Material hinweist. Darüber hinaus führte der Lichthohlraum in der MoS2@Py-Probe zu einer Verdreifachung des MOKE-Signals, was einen Weg für die Forschung zur Optimierung von MOKE-Sensoren und auch für grundlegende Studien auf diesem Gebiet eröffnet. Aufgrund der Möglichkeit, unsere Methode auf eine große Anzahl ferromagnetischer/TMDC-Materialien anzuwenden, besteht ein großes Potenzial für die Weiterentwicklung funktioneller spintronischer und magnonischer Geräte.

Vega, V., Ferna, A., Prida, VM, Salaheldeen, M. & Me, M. Abstimmung von Nanolochgrößen in hexagonalen Ni-Antidot-Arrays: Große senkrechte magnetische Anisotropie für spintronische Anwendungen. ACS-Appl. Nano Mater. https://doi.org/10.1021/acsanm.8b02205 (2019).

Artikel Google Scholar

Ahn, EC 2D-Materialien für spintronische Geräte. NPJ 2D Mater. Appl. 4, 1–14 (2020).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Lin, X., Yang, W., Wang, KL & Zhao, W. Zweidimensionale Spintronik für Low-Power-Elektronik. Nat. Elektron. 2, 274–283 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Avsar, A. et al. Kolloquium: Spintronik in Graphen und anderen zweidimensionalen Materialien. Rev. Mod. Physik. 92, 021003 (2020).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Salaheldeen, M., Martinez-Goyeneche, L., Álvarez-Alonso, P. & Fernández, A. Verbesserung der senkrechten magnetischen Anisotropie nanostrukturierter magnetischer Hart/Weich-Doppelschicht-Antidot-Arrays für spintronische Anwendungen. Nanotechnologie 31, 485708 (2020).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Premasiri, K. & Gao, XPA Tuning der Spin-Bahn-Kopplung in 2D-Materialien für die Spintronik: Eine aktuelle Übersicht. J. Phys. Kondensiert. Materie 31, 193001 (2019).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Shi, S. et al. Vollelektrische Magnetisierungsumschaltung und Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkung in WTe2/Ferromagnet-Heterostrukturen. Nat. Nanotechnologie. 14, 945–949 (2019).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Manchon, A. et al. Strominduzierte Spin-Bahn-Drehmomente in ferromagnetischen und antiferromagnetischen Systemen. Rev. Mod. Physik. 91, 035004 (2019).

Artikel ADS MathSciNet CAS Google Scholar

Husain, S. et al. Entstehung von Spin-Bahn-Drehmomenten in 2D-Übergangsmetalldichalkogeniden: Eine Statusaktualisierung. Appl. Physik. Rev. 7, 41312 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Ramaswamy, R., Lee, JM, Cai, K. & Yang, H. Jüngste Fortschritte bei Spin-Bahn-Drehmomenten: Auf dem Weg zu Geräteanwendungen. Appl. Physik. Rev. 5, 031107 (2018).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Zhang, W. et al. Ferromagnet/zweidimensionale halbleitende Übergangsmetalldichalkogenid-Grenzfläche mit senkrechter magnetischer Anisotropie. ACS Nano 13, 2253–2261 (2019).

CAS PubMed Google Scholar

Polesya, S., Mankovsky, S., Ködderitzsch, D., Bensch, W. & Ebert, H. Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkungen und magnetische Textur in Fe-Filmen, die auf Übergangsmetalldichalkogeniden abgeschieden sind. Physik. Status Solidi Rapid Res. Lette. 10, 218–221 (2016).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Jamilpanah, L., Hajiali, M. & Mohseni, SM Grenzflächenmagnetische Anisotropie in der Py/MoS2-Doppelschicht. J. Magn. Magn. Mater. 514, 167206 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Hoseyni, SH, Rahimi, K., Barakati, B., Sadeghi, A. & Mohseni, SM Magnetische Anisotropie in der Co/Phosphoren-Heterostruktur. Physik. E Low-Dimens. Syst. Nanostruktur. 128, 114620 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Salaheldeen, M. et al. Maßgeschneiderte senkrechte magnetische Anisotropie in dünnen Dy13Fe87-Filmen mit hexagonaler Antidot-Gitter-Nanostruktur. Nanomaterialien https://doi.org/10.3390/nano8040227 (2018).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Hierro-Rodriguez, A. et al. Aufdeckung der 3D-Magnetisierung dünner Filme mit weicher Röntgentomographie: Magnetische Singularitäten und topologische Ladungen. Nat. Komm. 11, 6382 (2020).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bakonyi, I. & Péter, L. Galvanisierte Mehrschichtfilme mit Riesenmagnetowiderstand (GMR): Fortschritte und Probleme. Prog. Mater. Wissenschaft. 55, 107–245 (2010).

Artikel CAS Google Scholar

da Santa Clara Gomes, TC, Abreu Araujo, F. & Piraux, L. Herstellung flexibler spinkaloritronischer Geräte mit miteinander verbundenen Nanodrahtnetzwerken. Wissenschaft. Adv. 5, eaav2782 (2019).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Abreu Araujo, F., da Câmara Santa Clara Gomes, T. & Piraux, L. Magnetische Steuerung flexibler thermoelektrischer Geräte basierend auf makroskopischen 3D-verbundenen Nanodrahtnetzwerken. Adv. Elektron. Mater. 5, 1800819 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Piraux, L., da Câmara Santa Clara Gomes, T., Araujo, FA & de la Torre Medina, J. 3D magnetische Nanodrahtnetzwerke. In Magnetic Nano- and Microwires (Hrsg. Vázquez, M.) 801–831 (Elsevier, 2020). https://doi.org/10.1016/b978-0-08-102832-2.00027-x.

Kapitel Google Scholar

Torabinejad, V., Aliofkhazraei, M., Assareh, S., Allahyarzadeh, MH & Rouhaghdam, AS Elektroabscheidung von Ni-Fe-Legierungen, Verbundwerkstoffen und Nanobeschichtungen – Eine Übersicht. J. Alloys Compd. 691, 841–859 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Megra, YT & Suk, JW Adhäsionseigenschaften von 2D-Materialien. J. Phys. D. Appl. Physik. 52, 364002 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Torres, J., Zhu, Y., Liu, P., Lim, SC & Yun, M. Adhäsionsenergien von 2D-Graphen und MoS2 an Silizium- und Metallsubstraten. Physik. Status Solidi Appl. Mater. Wissenschaft. 215, 1700512 (2018).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Sklenar, J. et al. Perspektive: Grenzflächenerzeugung von Spin-Bahn-Drehmomenten. J. Appl. Physik. 120, 7514–7520 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Lv, W. et al. Elektrische Feldsteuerung von Spin-Bahn-Drehmomenten in WS2/Permalloy-Doppelschichten. ACS-Appl. Mater. Schnittstellen 10, 2843–2849 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Windom, BC, Sawyer, WG & Hahn, DW Eine Raman-spektroskopische Studie von MoS2 und MoO3: Anwendungen auf tribologische Systeme. Tribol. Lette. 42, 301–310 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Scherer, DD & Andersen, BM Spin-Bahn-Kopplung und magnetische Anisotropie in eisenbasierten Supraleitern. Physik. Rev. Lett. 121, 037205 (2018).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Jansen, HJF Magnetische Anisotropie in der Dichtefunktionaltheorie. Physik. Rev. B Kondensatoren. Materie, Materie. Physik. 59, 4699–4707 (1999).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Shick, AB, Khmelevskyi, S., Mryasov, ON, Wunderlich, J. & Jungwirth, T. Spin-Bahn-Kopplung induzierte Anisotropieeffekte in bimetallischen Antiferromagneten: Ein Weg zur antiferromagnetischen Spintronik. Physik. Rev. B Kondensatoren. Materie, Materie. Physik. 81, 212409 (2010).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Miao, G., Xiao, G. & Gupta, A. Variationen der magnetischen Anisotropieeigenschaften epitaktischer CrO2-Filme als Funktion der Dicke. Physik. Rev. B Kondensatoren. Materie, Materie. Physik. 71, 1–7 (2005).

Google Scholar

Ingvarsson, S., Xiao, G., Parkin, SSP & Gallagher, WJ Dickenabhängige magnetische Eigenschaften von Ni81Fe19-, Co90Fe10- und Ni65Fe15Co20-Dünnfilmen. J. Magn. Magn. Mater. 251, 202–206 (2002).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Walsh, FC Gesamtraten der Elektrodenreaktionen. Faradaysche Gesetze der Elektrolyse. Trans. Inst. Getroffen. Beenden. 69, 155–157 (1991).

Artikel CAS Google Scholar

Arregi, JA, Riego, P. & Berger, A. Was ist der longitudinale magnetooptische Kerr-Effekt?. J. Phys. D. Appl. Physik. 50, aa4ea6 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Barker, D. & Walsh, FC Anwendungen der Faradayschen Gesetze der Elektrolyse in der Metallbearbeitung. Trans. Inst. Getroffen. Beenden. 69, 158–162 (1991).

Artikel CAS Google Scholar

Yusrini, M. & Iskandar, IY Einfluss der Korngröße auf die magnetischen Eigenschaften von galvanisiertem NiFe. Schlüssel-Ing. Mater. 328, 381–384 (2006).

Artikel Google Scholar

Haider, T. Ein Überblick über magnetooptische Effekte und ihre Anwendung. Int. J. Electromagn. Appl. 7, 17–24 (2017).

Google Scholar

Boardman, AD & King, N. Magnetooptik und der Kerr-Effekt mit ferromagnetischen Materialien. In Tutorials in Complex Photonic Media 57–79 (SPIE, 2009). https://doi.org/10.1117/3.832717.Ch3.

Ghasemi, R. et al. Elektrische und magnetooptische Charakterisierung der Py/MoS2-Doppelschicht: Ein einfaches Wachstum einer magnetischen Metall/Halbleiter-Heterostruktur. Mater. Lette. 265, 127454 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Baradaran Ghasemi, AH, Faridi, E., Ansari, N. & Mohseni, SM Außergewöhnlicher magnetooptischer Kerr-Effekt über MoS2-Monoschicht in Au/Py/MoS2-Plasmonenhohlraum. RSC Adv. 6, 106591–106599 (2016).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Mosconi, D. et al. Ortsselektive Integration von MoS2-Flocken auf Nanoporen mittels elektrophoretischer Abscheidung. ACS Omega 4, 9294–9300 (2019).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kittel, C. Zur Theorie der ferromagnetischen Resonanzabsorption. Physik. Rev. 73, 155–161 (1948).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Kalarickal, SS et al. Ferromagnetische Resonanzlinienbreite in metallischen Dünnfilmen: Vergleich der Messmethoden. J. Appl. Physik. 99, 1–7 (2006).

Artikel CAS Google Scholar

Azzawi, S. et al. Entwicklung der Dämpfung in ferromagnetischen/nichtmagnetischen Dünnfilmdoppelschichten als Funktion der nichtmagnetischen Schichtdicke. Physik. Rev. B 93, 054402 (2016).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Tserkovnyak, Y., Brataas, A. & Bauer, GEW Verbesserte Gilbert-Dämpfung in dünnen ferromagnetischen Filmen. Physik. Rev. Lett. 88, 117601 (2002).

Artikel ADS PubMed CAS Google Scholar

Barati, E., Cinal, M., Edwards, DM & Umerski, A. Gilbert Dämpfung in magnetischen Schichtsystemen. Physik. Rev. B 90, 014420 (2014).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Lenz, K. et al. Zwei-Magnon-Streuung und viskose Gilbert-Dämpfung in ultradünnen Ferromagneten. Physik. Rev. B 73, 144424 (2006).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Sun, Y. et al. Dämpfung in nanoskaligen Yttrium-Eisen-Granat-Filmen, die mit Platin bedeckt sind. Physik. Rev. Lett. 111, 106601 (2013).

Artikel ADS PubMed CAS Google Scholar

Rojas-Sánchez, J.-C. et al. Spinpumpen und inverser Spin-Hall-Effekt in Platin: Die wesentliche Rolle des Spin-Gedächtnisverlusts an metallischen Grenzflächen. Physik. Rev. Lett. 112, 106602 (2014).

Artikel ADS PubMed CAS Google Scholar

Tserkovnyak, Y., Brataas, A. & Bauer, GEW Spinpumpen und Magnetisierungsdynamik in metallischen Mehrschichten. Physik. Rev. B 66, 224403 (2002).

Artikel ADS CAS Google Scholar

MacNeill, D. et al. Kontrolle von Spin-Bahn-Drehmomenten durch Kristallsymmetrie in WTe2/Ferromagnet-Doppelschichten. Nat. Physik. 1, 300–305 (2016).

Google Scholar

Shao, Q. et al. Durch den starken Rashba-Edelstein-Effekt induzierte Spin-Bahn-Drehmomente in Monoschicht-Übergangsmetall-Dichalkogenid/Ferromagnet-Doppelschichten. Nano Lett. 16, 7514–7520 (2016).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Zhang, W. et al. Forschungsupdate: Spintransferdrehmomente in Permalloy auf Monoschicht MoS2. APL Mater. 4, 032302 (2016).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Cheng, C. et al. Umwandlung von Spin in Ladung in einer MoS2-Monoschicht mit Spinpumpen 1–15. arXiv:1510.0345 (2015).

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Wir danken der Iran National Science Foundation (INSF) im Rahmen des Grant 97001939 und der Iran Science Elite Federation (ISEF).

Werkstofftechnik, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Teheran, Teheran, Iran

Mahdi Yousef Wasser

Fakultät für Physik, Shahid Beheshti Universität, Evin, Teheran, 19839, Iran

Mahdi Yousef Vand, Loghman Jamilpanah, Mohammad Zare und Seyed Majid Mohseni

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Korrespondenz mit Seyed Majid Mohseni.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Yousef Vand, M., Jamilpanah, L., Zare, M. et al. Magnetische NiFe-Dünnfilme, die MoS2-Nanostrukturen für spintronische Anwendungen bilden. Sci Rep 12, 9809 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14060-w

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Eingegangen: 19. Februar 2022

Angenommen: 31. Mai 2022

Veröffentlicht: 13. Juni 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-14060-w

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