Out‐of‐Plane Superexchange Interaction Enhanced Ferromagnetism in Semiconducting Monolayer Cr 2 Se 3
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Abstract 2D magnetic semiconductors exhibit great potential for next‐generation spintronics, but realizing their full capabilities has been hindered by the low Curie temperatures ( T c ) below 50 K observed in current materials. Here, a new mechanism to substantially enhance the T c of 2D semiconducting materials through incorporating both in‐plane and out‐of‐plane superexchange interactions enabled by structural design is demonstrated. Specifically, monolayer Cr 2 Se 3 is synthesized with a five‐layer Se–Cr–Se–Cr–Se atomic structure using molecular beam epitaxy (MBE). This unique structure not only possesses optimized in‐plane superexchange interaction but also incorporates out‐of‐plane Cr–Se–Cr couplings. Scanning tunneling spectroscopy (STS) and angular‐resolved photoemission spectroscopy (ARPES) confirm its semiconducting nature. Remarkably, the ferromagnetic phase transition observed by ARPES and Magnetic Force Microscopy (MFM) indicated that its T c is up to 230 K. This not only establishes a new record for T c in 2D ferromagnetic semiconductor materials but also introduces a novel approach to modulating materials' properties by manipulating the vertical dimension in 2D materials.
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- Titre Crossref
- Out‐of‐Plane Superexchange Interaction Enhanced Ferromagnetism in Semiconducting Monolayer Cr <sub>2</sub> Se <sub>3</sub>
- Date Crossref
- 05/06/2024
- Éditeur
- Wiley
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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ShanghaiTech University Novel Materials Lab pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Shandong University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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State Key Laboratory of Crystal Materials pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Dezhou University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Shanghai Advanced Research Institute Shanghai Synchrotron Radiation Facility pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Science and Technology of China National Synchrotron Radiation Laboratory pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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National Synchrotron Radiation Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Physical Science and Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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State Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Chinese Academy of Sciences, Novel Materials Lab — ShanghaiTech University et Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, avec 9 autres affiliations.
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