자기 또는 자기 없음? 전자 상호 작용에 대한 기판의 영향

[아름이]

자기 또는 자기 없음? 전자 상호 작용에 대한 기판의 영향
날짜:
2022년 11월 9일
원천:
ARC 미래 저에너지 전자 기술 우수 센터
요약:
새로운 연구는 기판이 2D 금속-유기 프레임워크에서 전자 상호작용에 어떻게 영향을 미치는지 보여줍니다. 전하, 기계적 변형 및 혼성화에 의해 조정할 수 있는 전자적 특성을 통해 이러한 구조는 '스위치를 껐다가 켜고' 미래의 에너지 효율적인 전자 장치에 잠재적인 응용을 허용할 수 있습니다.


Monash University의 새로운 연구는 기판이 2차원 금속-유기 프레임워크에서 강력한 전자 상호 작용에 어떻게 영향을 미치는지 보여줍니다.

강력한 전자 상호 작용을 갖는 재료는 에너지 효율적인 전자 장치에 응용할 수 있습니다. 이러한 재료를 기판에 배치하면 전하 이동, 변형 및 혼성화에 의해 전자적 특성이 변경됩니다.

이 연구는 또한 전기장과 적용된 변형이 자기와 같은 상호 작용 단계를 '전환'하는 데 사용될 수 있음을 보여주므로 미래의 에너지 효율적인 전자 장치에 잠재적으로 응용할 수 있습니다.

기판으로 자기 켜기 및 끄기

재료의 전자 사이의 강한 상호 작용은 자성 및 초전도성과 같은 효과를 발생시킵니다. 이러한 효과는 자기 메모리, 스핀트로닉스 및 양자 컴퓨팅에 사용되어 신흥 기술에 매력적입니다.

작년에 Monash의 또 다른 연구에서는 2D 금속-유기 프레임워크에서 강력한 전자 상호 작용을 발견했습니다. 연구원들은 이 물질에서 자기의 특징을 발견했습니다. 그들은 이 자기가 비자성 구성요소가 모일 때만 존재하는 강한 상호작용으로 인해 발생한다는 것을 보여주었습니다.

이 물질은 금속 기판에서 성장되었습니다. 기질은 재료의 성장과 측정에 중요했습니다.

설명자: 금속-유기 프레임워크

유기 분자가 금속 원자로 연결된 결정질 물질. 금속-유기 프레임워크는 분자나 금속 원자를 변경하여 다양한 특성을 나타낼 수 있습니다. 준입자 여기와 이들의 상호작용을 이해하는 것은 미래의 저에너지 전자공학 및 양자 정보 처리의 기초를 형성할 수 있는 복잡한 물질(고온 초전도체 및 위상 절연체와 같은)을 제어하려는 노력에 매우 중요합니다.

초기 연구의 공동 저자이자 현재 연구의 주저자인 Bernard Field(Monash)는 "물질이 은에서 성장했을 때 이 효과를 관찰했지만 구리에서 성장한 경우에는 매우 유사함에도 불구하고 그렇지 않았습니다."라고 말했습니다. .

"그래서 질문이 생겼습니다. 재료가 다른 기질에서 왜 그렇게 다르게 거동합니까?"

연구원들은 어떤 조건에서 자기가 나타날 수 있는지 결정하기 위해 다양한 기판에서 금속-유기 구조를 시뮬레이션했습니다.

그들은 또한 원자 규모의 시뮬레이션에서 물리적 현상을 정확하게 설명하는 간단한 모델을 만들었습니다. 이 모델을 통해 팀은 중요한 매개변수를 세밀하게 제어하여 더 넓은 범위의 시스템을 빠르고 쉽게 탐색할 수 있었습니다.

전자 상호 작용에 대한 기판의 영향을 결정하기 위해 세 가지 주요 변수(전하 전달, 변형 및 기판 혼성화)가 발견되었습니다.

전하 이동 은 기판이 2D 물질로부터 전자를 주거나 받을 때입니다. 물질이 분자당 하나의 자유 전자를 가질 때 상호작용의 효과가 가장 강했습니다.
스트레인 은 기판이 2D 재료를 늘리거나 쥐는 경우입니다. 물질이 늘어나면 전자는 분자와 원자 사이를 이동하기 어려워 국부적인 상호작용을 더 강하게 경험하게 된다.
혼성화 는 기판의 전자적 특성과 2D 물질 간의 결합으로 인해 혼합되는 경우입니다. 금속 기질은 종종 강한 혼성화를 가지므로 자기를 억제할 수 있습니다. 그러나 원자적으로 얇은 육방정계 질화붕소와 ​​같은 절연 기판은 혼성화가 매우 약하고 재료의 전자 상호작용을 보존합니다.
주요 변수가 무엇인지 이해하면 전자 상호 작용을 제어하기 위해 이러한 변수를 조작하는 방법을 고려할 수 있습니다.

이 연구는 전기장이 전하 이동을 변경하여 자기를 켜고 끌 수 있음을 보여주었습니다.

전기장은 기존 트랜지스터가 작동하는 방식입니다. 자기 위상을 전기적으로 제어하는 ​​것은 전자 장치에서 이러한 재료를 사용하는 데 중요합니다.

이 연구는 또한 적용된 변형이 자기를 켜고 끌 수 있음을 보여주었습니다. 이것은 압전 재료를 사용하여 달성할 수 있습니다. 또한 유연한 전자 제품에 대한 중요한 고려 사항입니다.

교신저자인 Nikhil Medhekar 교수(Monash 재료 과학 및 공학부)는 "팀은 에너지 효율적인 전자 장치에 적용된 새로운 양자 물리학을 탐구할 수 있는 풍부한 플랫폼을 제공하는 2D 금속-유기 프레임워크에서 강력한 상호 작용을 계속 조사하고 있습니다"라고 말했습니다. 연구를 주도한 그는 "전자 간의 강한 상호작용을 시뮬레이션하기 위한 보다 진보된 방법을 연구하고 있다"고 말했다.

공동 저자인 Agustin Schiffrin 교수(Monash School of Physics and Astronomy)는 "이 연구는 다양한 이론적 형식을 사용하여 광범위한 기판 및 조건에서 저차원 나노물질의 전자적 특성에 대한 정량적 예측을 제공합니다."라고 말했습니다. "이것은 미래의 실제 실험을 안내할 수 있으며, 이는 실험 연구원에게 매우 가치가 있습니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/