Modulação da polaridade de magnetorresistência em BLG / SL-MoSe2 Heterostacks

Resumo

Os materiais em camadas bidimensionais (2D) têm uma natureza atomicamente fina e plana, o que os torna um candidato definitivo para dispositivos spintrônicos. As junções de válvula de spin (SVJs), compostas de materiais 2D, foram reconhecidas como características únicas de polarização de transporte de spin. No entanto, as propriedades de magnetotransporte de SVJs são altamente influenciadas pelo tipo de camada intermediária (espaçador) inserida entre os materiais ferromagnéticos (FMs). Nesta situação, o efeito de filtragem de spin nas interfaces desempenha um papel crítico na observação da magnetorresistência (RM) de tais estruturas magnéticas, que pode ser melhorada com o uso de estruturas híbridas promissoras. Aqui, relatamos MR de grafeno bicamada (BLG), MoSe de camada única ₂ (SL-MoSe ₂ ), e BLG / SL-MoSe ₂ heterostack SVJs. No entanto, antes do recozimento, BLG e SL-MoSe ₂ Os SVJs demonstram MR positivo, mas após o recozimento, o BLG inverte sua polaridade enquanto o SL-MoSe ₂ mantém sua polaridade e demonstrou polarizações de spin positivas estáveis em ambas as interfaces devido ao efeito de dopagem escasso dos contatos ferromagnéticos (FM). Além disso, Co / BLG / SL-MoSe ₂ / NiFe determina MR positivo, ou seja, ~ 1,71% e ~ 1,86% em T =4 K antes e depois do recozimento, respectivamente. Pelo contrário, NiFe / BLG / SL-MoSe ₂ / Co SVJs mostrou MR positivo antes do recozimento e, subsequentemente, reverteu seu sinal de MR após o recozimento devido ao efeito induzido pela proximidade de metais dopados com grafeno. Os resultados obtidos podem ser úteis para compreender a origem da polaridade e a seleção de material não magnético (espaçador) para propriedades de magnetotransporte. Assim, este estudo estabeleceu um novo paradigma para novas aplicações spintrônicas.

Introdução

Dichalcogenetos de metais de transição (TMDs) e grafeno são materiais 2D extraordinários para dispositivos eletrônicos, fotovoltaicos e spintrônicos [1,2,3,4,5]. Em spintrônica, o SVJ é um fenômeno físico promissor e permite o armazenamento de dados não voláteis com elementos de memória ferromagnética atuando como um polarizador de spin ou analisadores. Ele percebeu uma nova era de memórias magnéticas de acesso aleatório, sensores magnéticos e aplicações lógicas básicas como um vetor de informação [6,7,8]. Nos anos recentes, o grafeno e os dichalcogenetos de metais de transição bidimensionais (2D-TMDs) encontraram novas aplicações spintrônicas amplamente difundidas [9,10,11,12,13,14,15,16]. Eles têm sido amplamente utilizados para determinar alta magnetorresistência de materiais 2D devido à sua coerência de spin e alto acoplamento spin-órbita [16, 17]. No entanto, entre todos os TMDs, MoSe de camada única ₂ (SL-MoSe ₂ ) é menos explorado em spintrônica, apesar de seu pequeno efeito de divisão de spin (188 meV) e gap (1,5 eV) do que para WS ₂ e WSe ₂ em uma nano-folha de camada fina [18, 19]. A integração de SVJs com base em materiais 2D herda algumas questões, como a resistência à oxidação, o que provoca novos desenvolvimentos na fabricação de dispositivos [20,21,22]. Além disso, híbridos ou heteroestruturas de materiais semicondutores em camadas 2D e grafeno eram inexplorados em junções de túnel magnético. Eles possivelmente teriam propriedades de spin explícitas e informações complementares em dispositivos polarizados de spin. Vários problemas de transferência úmida em SVJs convencionais são aqueles que martelam a oxidação adversa de contatos de metais ferromagnéticos (FMs) que dependem da qualidade das interfaces em jogo para apontar os valores verdadeiros e de alta magnetorresistência (MR) [9, 22, 23]. No entanto, mais progresso e fabricação de limite final no tamanho dos dispositivos são necessários para controlar a barreira de óxido, interfaces, substituição de material (espaçador) e desempenho de eletrodos polarizados por spin.

Para superar essas limitações, exploramos materiais 2D e suas heteroestilhas para demonstrar SVJs verticais proficientes e ultra-limpos de três diferentes junções intercamadas entre eletrodos de Co e NiFe. Observamos sinais de spin claros de grafeno de camada dupla (BLG), SL-MoSe ₂ e BLG / SL-MoSe ₂ , mostrando MR até a temperatura ambiente. Aqui, categorizamos as junções de válvula de spin em dois tipos. No primeiro tipo (materiais individuais / individuais; BLG ou SL-MoSe ₂ ) de junções de válvula de spin, Co / BLG / NiFe, investigamos os sinais de spin positivo e negativo antes e depois do recozimento, mas em outro Co / SL-MoSe ₂ / Dispositivos NiFe, o sinal de spin permaneceu positivo com uma ligeira melhora nos valores de MR. Curiosamente, no segundo tipo (heterostack; BLG / SL-MoSe ₂ ) de junções de válvula de rotação, Co / BLG / SL-MoSe ₂ / NiFe, o MR foi considerado positivo antes e depois do processo de recozimento. Além disso, em NiFe / BLG / SL-MoSe ₂ / Co dispositivos, um MR positivo foi observado antes do recozimento, mas a polarização do spin do elétron foi revertida com valores MR significativamente aumentados após o recozimento.

Para explorar SVJs superiores, interfaces descontaminadas e livres de resíduos devem ser empregadas para um filme fino não magnético (espaçador) imprensado entre os eletrodos FM. Uma interface ultralimpa de BLG / FMs é obtida evaporando FMs (sem fotolitografia e feixe de elétrons) para contornar o processo de oxidação.

Métodos Experimentais

Fabricação de dispositivos

O BLG esfoliado é transferido para um orifício circular de ~ 2 μm de diâmetro através de uma janela de SiN espessa. O filme BLG suspenso foi recozido em um tubo de forno em ambiente de gás hidrogênio e argônio a 350 ° C por 4 h para deteriorar os resíduos de ambos os lados da parte suspensa do BLG. Antes de depositar os metais FM, irradiamos nossos dispositivos de ambos os lados sob uma luz DUV em um ambiente a vácuo por 15 min para limpar ainda mais o BLG. Em seguida, os metais Co (~ 20 nm com uma taxa de evaporação =0,6 Å / s) e Au (~ 5 nm) foram depositados primeiro no lado superior do grafeno suspenso, respectivamente. Posteriormente, NiFe (~ 100 nm com uma taxa de evaporação =0,8 Å / s) e Au (~ 200 nm) foram depositados na parte inferior da amostra. Além disso, para fazer heterostack BLG foi transferido no SL-MoSe ₂ para fabricar um BLG / SL-MoSe ₂ dispositivo, que foi recozido em um tubo de forno em argônio (Ar) e hidrogênio (H ₂ ) ambiente de gás a 250 ° C por 4 h para deteriorar o resíduo de ambos os lados da junção suspensa. Para SL-MoSe ₂ e BLG / SL-MoSe ₂ dispositivos, Co / Au (35/10 nm) e NiFe / Au (150/200 nm) foram depositados nos lados superior e inferior, respectivamente. Em seguida, os dispositivos foram recozidos no Ar e H ₂ mistura de gases a 250 ° C por 15 h para melhorar a qualidade da junção e sua compactação. Detalhes do processo de perfuração podem ser vistos nas Notas de Informações Suplementares (1-2).

Caracterização do dispositivo

Um micro-espectrômetro Renishaw Raman e um comprimento de onda de laser de 514 nm foram usados para caracterizar os espectros Raman. Medições de transporte de quatro sondas baseadas em junções de válvula de spin verticais foram realizadas usando uma técnica de amplificador lock-in ac. A corrente CA de condução foi fixada em 10 μA para medições de magnetotransporte de spin dependentes da temperatura e posteriormente aumentada para 50 μA para estudar o efeito da dependência de corrente a uma temperatura constante ( T =4 K). Os dispositivos foram resfriados por hélio líquido para medições de baixa temperatura, e a temperatura foi controlada pelo Lake Shore 331. A medição de corrente-tensão foi realizada usando um pico-amperímetro (Keithley 6485) e um nanovoltímetro (2182A).

Resultados e discussão

Junções de válvula rotativa de BLG

Em nossos resultados, em SVJ vertical, BLG é imprensado entre eletrodos de Co e NiFe; seu esquema é mostrado na Fig. 1a. Da Figura S1a, o espectro Raman da região suspensa confirma BLG como o G, e os picos 2D foram encontrados perto de ~ 1585,5 e ~ 2710 cm ⁻¹ , respectivamente, o que é consistente com um relatório anterior [24]. Além disso, após as deposições de FM, a imagem de microscopia eletrônica de varredura (SEM) do lado superior é mostrada na Figura S1b. Depois disso, dependente da temperatura I-V características foram obtidas, conforme mostrado na Fig. 1b (detalhe), onde informações valiosas sobre o comportamento de condução do SVJ foram demonstradas. A Figura 1b (detalhe) mostra as curvas lineares para FM / BLG / FM, uma indicação de um contato ôhmico, que é consistente com um relatório anterior [25]. A mudança em R vs B (no plano) em diferentes temperaturas foi observada como mostrado na Fig. 1b. Os dois eletrodos foram separados magneticamente e trocados independentemente à temperatura ambiente, onde MR é definido como MR (%) =[( R _AP - R _P ) / R _P ] × 100 (%). Aqui, R _AP corresponde à resistência quando as magnetizações das camadas FM se alinham em uma configuração anti-paralela, e R _P é a resistência quando as magnetizações das camadas FM estão alinhadas paralelamente. Uma vez que, antes do recozimento, medimos os dispositivos e encontramos magnetorresistência positiva para BLG SVJ, representando estados de baixa e alta resistência devido ao alinhamento paralelo e antiparalelo das magnetizações dos materiais FM, respectivamente. A Figura 1b mostra os traços de MR em diferentes temperaturas, fixando o valor de corrente constante ( I =10 μA). Verificou-se que antes do recozimento, os valores de MR de BLG aumentaram monotonicamente de ~ 0,75, ~ 0,88, ~ 0,95, ~ 1,12 e ~ 1,26% em T =300, 200, 100, 50 e 4 K, respectivamente, como mostrado na Fig. 1c. No entanto, esses resultados são consistentes e comparativamente melhores do que os relatórios anteriores [26,27,28]. Uma maior magnetorresistência foi observada em baixas temperaturas, que é o comportamento típico de junções de túnel magnético (MTJs) atribuídas à excitação de ondas de spin em materiais FM [29]. Portanto, após o recozimento, o BLG SVJ muda seu sinal devido ao efeito de dopagem de Co e NiFe em ambos os lados superior e inferior do BLG, conforme mostrado na Fig. 1c (detalhe). É importante ressaltar que, após o recozimento, o MR é aumentado para ~ - 0,84, ~ - 0,98, ~ - 1,19, ~ - 1,35 e ~ - 1,49% em T =300, 200, 100, 50 e 4 K, respectivamente, como mostrado na Fig. 1c. Assim, a polarização do spin é revertida e sugere um MR negativo, que é atribuído à transferência de carga e divisão de banda induzida por proximidade no BLG, como mostrado na Fig. 1d [28].

a Esquema de fabricação do dispositivo onde os metais ferromagnéticos Co e NiFe foram depositados na parte superior e inferior, respectivamente. b A mudança nos traços R vs B antes do recozimento em diferentes temperaturas (com I =10 μA). (Inserido) As características de tensão de corrente do BLG em diferentes temperaturas são lineares e indicam um contato ôhmico. c Valores de MR dependentes da temperatura do BLG antes e depois do recozimento em corrente CA fixa. (Inserção) O MR vs B da junção Co / BLG / NiFe após o recozimento em T =4 K. d Desenho esquemático de densidade dependente de spin de estados para BLG. A divisão de banda dá uma diferença nas portadoras de spin-up e spin-down em E _F . A linha vermelha tracejada espessa no meio mostra a dissociação de BLG ligado a van der Waals

Devido ao recozimento, a junção torna-se compacta e a distância entre as camadas e a resistência da junção são reduzidas (Figura S3c); caso contrário, antes do recozimento, pode haver algumas lacunas de angstrom (Å) que atuam como isolantes, impedem o mecanismo de dopagem e contornam o efeito de divisão de banda induzida por proximidade, conforme relatado em um relatório anterior [28]. Além disso, no nível de Fermi, os elétrons de spin-up estão em sua maioria no grafeno dopado com n, enquanto os elétrons de spin-down são a maioria no grafeno dopado com p, que gera um MR negativo. Além disso, para confirmar o efeito de dopagem de Co e NiFe, fabricamos os transistores de efeito de campo de BLG puro, BLG Co-dopado e BLG dopado com NiFe, conforme mostrado na Figura S3 (a, b). Usamos Ni ₈₉ Fe ₁₁ , portanto, Ni pode facilmente dopar o tipo-p, conforme relatado anteriormente [30, 31]. As medições de Dirac mostram que o ponto de neutralidade de carga (CNP) do BLG prístino fica próximo a + 4 V. Após a dopagem de BLG com Co e NiFe, o CNP mudou para + 17 e - 11 V, respectivamente, que endossam a modulação do nível de Fermi de BLG, conforme mostrado na Figura S3b.

Junção da válvula rotativa de SL-MoSe ₂

Além disso, a imagem ótica do SL-MoSe ₂ transferido no orifício da membrana de SiN está representado na Fig. 2a. A altura do MoSe esfoliado ₂ floco, medido por microscopia de força atômica (AFM), e o perfil de altura sugere ~ 0,7 nm de espessura como mostrado na Figura S2a-b. Em MoSe esfoliado de camada única ₂ , o A _1g (fora do plano) Modo Raman suaviza para ~ 240,6 cm ⁻¹ e o E ¹ _2g modo (no plano) enrijece para ~ 286,4 cm ⁻¹ , conforme mostrado na Figura S2c, que é consistente com os relatórios anteriores [32]. A resistência de junção de Co / SL-MoSe ₂ / A junção da válvula de rotação de NiFe é mostrada na Fig. 2b, que diminuiu com a diminuição da temperatura. Além disso, no I-V linear curvas em diferentes temperaturas, a inserção da Fig. 2b também revela um contato ôhmico entre o SL-MoSe ₂ e os eletrodos FM. O linear I-V características sugerem que a monocamada MoSe ₂ atua como um filme fino condutor em vez de uma barreira de túnel entre os eletrodos. Na Fig. 2c, os loops MR de Co / SL-MoSe ₂ / NiFe foram mostrados em diferentes temperaturas, mantendo uma corrente constante ( I =10 μA), que gera um sinal de rotação positivo. O esquema de SL-MoSe ₂ O SVJ é mostrado inserido na Fig. 2d. Os valores de MR dependentes da temperatura para o Co / SL-MoSe ₂ As junções / NiFe são mostradas na Fig. 2d, onde se observa que a RM diminui com o aumento da temperatura.

a Imagem ótica de SL-MoSe ₂ flocos no topo do orifício. b Resistência de junção de SL-MoSe ₂ em diferentes temperaturas. (Inserido) Dependente da temperatura I - V curvas verticais Co / SL-MoSe ₂ / NiFe SVJ demonstra uma junção metálica. c A variação de R vs B em T =300, 200, 100, 50 e 4 K antes do recozimento. d A razão MR dependente da temperatura de Co / SL-MoSe ₂ / NiFe antes e depois do recozimento em corrente fixa. (Inserido) A ilustração esquemática do dispositivo com SL-MoSe ₂

Nesta junção, as magnitudes MR em I =10 μA são determinados como sendo ~ 0,37, ~ 0,56, ~ 0,76, ~ 1,2 e ~ 1,51% em T =300, 200, 100, 50 e 4 K, respectivamente. Além disso, em uma corrente CA fixa, os valores MR de Co / SL-MoSe ₂ / A junção de NiFe aumentou ligeiramente após o recozimento dos dispositivos e atingiu até ~ 0,41, ~ 0,6, ~ 0,79, ~ 1,4 e ~ 1,56% em T =300, 200, 100, 50 e 4 K, respectivamente, como mostrado na Fig. 2d. Assim, o aumento da RM pode ser atribuído à melhoria da qualidade da junção, conforme indicado na Figura S3c, onde a resistência da junção de todos os dispositivos reduziu significativamente após o recozimento. É importante ressaltar que a polaridade desses SL-MoSe ₂ junções permaneceram as mesmas, uma vez que Co e NiFe não doparam SL-MoSe ₂ o suficiente para mudar seu nível de Fermi da banda de condução para a banda de valência ou vice-versa. É por isso que MoSe ₂ demonstrou polarização de spin positiva estável em ambas as interfaces.

Junção da válvula rotativa de BLG / SL-MoSe ₂ Heterostack

A heteroestilha de materiais 2D atomicamente finos foi explorada devido às suas propriedades distintas de transporte polarizado por spin. Além disso, a imagem óptica de BLG / SL-MoSe ₂ heterostack no buraco SiN é mostrado na Fig. 3a. A resistência da junção dependente da temperatura é mostrada na Fig. 3b (inserção superior), em que a resistência diminui com a diminuição da temperatura, o que indica uma junção metálica. Para mais confirmação do comportamento metálico, investigamos a geometria de quatro sondas I-V característica em T =4 K mostrado na Fig. 3b (inserção inferior). The Co / BLG / SL-MoSe ₂ / A junção NiFe exibe um I-V linear curva devido a um contato ôhmico. Antes do recozimento, a Fig. 3b mostra os traços MR positivos, que demonstram a polarização de spin positiva em Co / BLG / SL-MoSe ₂ / NiFe. No entanto, após o recozimento, o sinal de MR permaneceu positivo (Fig. 3d, inserção) e os valores aumentaram de ~ 0,42, ~ 0,63, ~ 0,85, ~ 1,26 e ~ 1,71% (Fig. 3d; antes do recozimento) para ~ 0,49, ~ 1,13, ~ 1,65, ~ 1,81 e ~ 1,86% (Fig. 3d; após o recozimento) em T =300, 200, 100, 50 e 4 K, respectivamente, como mostrado na Fig. 3d. Altos valores de MR em baixas temperaturas são o comportamento típico das junções de válvula de spin [33, 34]. O MR positivo no Co / BLG / SL-MoSe ₂ / Dispositivos NiFe são atribuídos a polarizações de spin positivas semelhantes de ambas as interfaces:Co / BLG e SL-MoSe ₂ / NiFe. Em nossas descobertas, nós elucidamos a polarização de spin positiva em SL-MoSe ₂ (Fig. 2c), enquanto na junção da válvula de spin Co / BLG / NiFe, a interface Co / BLG também dá origem à polarização de spin positiva. Assim, a polarização líquida de Co / BLG / SL-MoSe ₂ / Junções de válvula de spin de NiFe são positivas, o que é explicado esquematicamente na Fig. 3c.

a Imagem microscópica óptica de BLG / SL-MoSe ₂ em um buraco. b Os loops MR dependentes da temperatura de Co / BLG / SL-MoSe ₂ / Junção NiFe em corrente fixa ( I =10 μΑ). (Inserção superior) A resistência de junção dependente da temperatura de Co / BLG / SL-MoSe ₂ / NiFe. (Inserção inferior) O I-V linear curva de Co / BLG / SL-MoSe ₂ / Dispositivo NiFe em T =4 K. c Desenho esquemático de densidade dependente de spin de estados para BLG e SL-MoSe ₂ heterostacks. Após o recozimento dos dispositivos, os níveis de Fermi de BLG adjacentes ao Co ou NiFe são deslocados devido ao doping do tipo n ou tipo p. d Antes e depois do recozimento, as magnitudes MR em função da temperatura para a estrutura de Co / BLG / SL-MoSe ₂ / NiFe. (Inserção) Após o recozimento, o loop MR dependente da temperatura do Co / BLG / SL-MoSe ₂ / Junção NiFe em uma corrente fixa, I =10 μΑ

Além disso, para elucidar o papel do doping de Co e NiFe com BLG, fabricamos outro conjunto de dispositivos heterostack, NiFe / BLG / MoSe ₂ / Co. Antes do recozimento, medimos os loops de RM que descreveram a magnetorresistência positiva, como mostrado na Fig. 4a. É importante ressaltar que, após o recozimento, a polaridade de NiFe / BLG / MoSe ₂ / Junção Co invertida, conforme mostrado na Fig. 4b. A polarização negativa é atribuída ao dopagem de buraco na interface NiFe / BLG e divisão de banda induzida por proximidade no BLG, que induz a maioria dos elétrons spin-down [28]. Os valores de MR dependentes da temperatura do NiFe / BLG / MoSe ₂ / Co SVJs foram calculados (~ 0,12, ~ 0,24, ~ 0,48, ~ 0,86 e ~ 1,2% em T =300, 200, 100, 50 e 4 K, antes do recozimento e ~ -0,56, ~ -0,75, ~ -0,98, ~ -1,42 e ~ -1,99% em T =300, 200, 100, 50 e 4 K, após recozimento) como mostrado na Fig. 4c. É notável que após o recozimento, os valores de MR aumentaram devido à diminuição da resistência, lacunas entre as camadas e melhora do fenômeno de dopagem no BLG por NiFe. Além disso, antes e depois do recozimento da polarização líquida de NiFe / BLG / SL-MoSe ₂ / Co SVJ é positivo e negativo, respectivamente, o que é ilustrado esquematicamente na Fig. 3c. Além disso, após o recozimento do MR dependente da corrente, as razões de NiFe / BLG / MoSe ₂ / Co SVJ foram calculados como mostrado na Fig. 4d. Portanto, verificou-se que com o aumento da corrente CA de I =10 μA para I =50 μA, o valor MR diminuiu de ~ - 2,0 para ~ - 1,71%. Esta redução do MR é convencional e deve-se às excitações de spin localizadas nas interfaces e aos estados de armadilha locais em espaçadores não magnéticos [13, 15, 35, 36]. Neste final, traçamos um gráfico que apresenta os valores de MR (%) de todos os nossos tipos de dispositivos ao longo deste projeto e revelou uma tendência consistente e repetível, conforme mostrado na Figura S4.

a Antes do recozimento, o MR traça como uma função do campo magnético em T =300, 4 K e I =10 μA. b Após o recozimento, o MR traça vs campo magnético, B, em diferentes temperaturas. c Antes e depois do recozimento, os valores de MR em T =300, 200, 100, 50 e 4 K. d As magnitudes MR de NiFe / BLG / SL-MoSe ₂ / Co em diferentes valores atuais

No entanto, o doping devido aos contatos FM [37] e divisão de banda devido ao efeito de proximidade criam uma diferença na população dos elétrons spin-up e spin-down no grafeno [38, 39]. Após o recozimento, a conformação e o contato melhorado entre os contatos FM e o grafeno de bicamada adjacente fornecem um desacoplamento eficaz de camadas de grafeno dentro de um cristal de poucas camadas ligado a van der Waals, conforme relatado nas bicamadas de grafeno torcidas fazendo dois grafenos mais finos desacoplados eletronicamente [40 ] Posteriormente, essas duas camadas de grafeno distintamente dopadas e vizitizadas tornam-se eletrodos polarizados por spin, que decidem a polaridade da magnetorresistência.

Basicamente, os FMs Co e NiFe possuem dopagem do tipo n e p no BLG, respectivamente. Em combinação com Co / BLG, o nível Fermi de BLG é movido para a banda de condução devido ao n-doping. Quando o nível de Fermi de BLG está na banda de condução, a densidade ou população dos elétrons de spin aumenta em comparação com os elétrons de spin para baixo devido à divisão de banda induzida por proximidade do grafeno, apresentando, em última análise, uma polarização de spin positiva. Por outro lado, na pilha NiFe / BLG, o nível de Fermi de BLG mudou para a banda de valência e a divisão de banda induzida por proximidade encoraja a densidade do elétron spin-down, que finalmente demonstra uma polarização de spin negativa. Notavelmente, em nossos experimentos, o efeito induzido por proximidade em BLG torna-se proeminente apenas quando os dispositivos são recozidos após a metalização dos FMs, conforme observado de forma semelhante na ref. [28]. Inicialmente, estávamos interessados no nível Fermi do SL-MoSe ₂ que possivelmente pode se mover devido ao contato próximo de Co ou NiFe após o processo de recozimento. Mas, surpreendentemente, permaneceu consistente devido ao fraco efeito de dopagem no MoSe ₂ . Demonstrou polarizações de spin positivas estáveis em SL-MoSe ₂ / NiFe e SL-MoSe ₂ / Co interfaces devido às quais podemos facilmente modular o sinal de MR pela seleção de NiFe ou Co com BLG em Co / BLG / SL-MoSe ₂ / NiFe ou NiFe / BLG / SL-MoSe ₂ / Co junções. Além disso, descobrimos que na ref. [28], um máximo de 1% MR é observado após o recozimento na junção da válvula de spin BLG. Por outro lado, em nosso trabalho após o recozimento, encontramos MR ~ 1,86% (86% maior do que a referência [28]) em Co / BLG / SL-MoSe ₂ / NiFe e ~ 1,99% (99% maior do que a referência [28]) em NiFe / BLG / SL-MoSe ₂ Dispositivos / Co. Desde então, concluímos que a manifestação de BLG / SL-MoSe ₂ junção fornece grandes valores de MR em comparação com apenas BLG ou SL-MoSe ₂ , assim, a funcionalidade básica de fabricação de dispositivos pode contribuir para abrir um novo caminho para aplicações spintrônicas de lógica e memória no futuro.

Conclusões

Em resumo, revelamos SVJs descontaminados de Co / BLG / NiFe, Co / SL-MoSe ₂ / NiFe, Co / BLG / SL-MoSe ₂ / NiFe e NiFe / BLG / SL-MoSe ₂ / Co. A característica corrente-tensão de todos os SVJs demonstrou uma relação linear, que confirmou a junção metálica e se comporta como um filme condutor. Examinamos os sinais de MR positivos e negativos em Co / BLG / NiFe antes e após o recozimento, respectivamente. Uma vez que após o recozimento, o efeito induzido por proximidade inverte a polaridade de BLG SVJs. Embora, no Co / SL-MoSe ₂ / NiFe, os valores de MR melhoraram ligeiramente, mas ao contrário de BLG, sua polaridade permaneceu a mesma (positiva) antes e depois do recozimento porque SL-MoSe ₂ tem um efeito de dopagem insignificante de FMs. Além disso, como SL-MoSe ₂ os heterostack SVJs de Co / BLG / SL-MoSe ₂ / NiFe mostrou uma polaridade positiva antes e depois do processo de recozimento, mas seus valores de MR são significativamente aumentados após o recozimento. Além disso, NiFe / BLG / MoSe ₂ / Co SVJs demonstrou um MR positivo antes do recozimento, mas após o recozimento, a polaridade é invertida devido à divisão de banda induzida por proximidade de BLG acoplado com NiFe com valores MR melhorados. Além disso, observamos as magnitudes de RM dependentes de corrente que diminuem em grandes valores de corrente e são atribuídas à contribuição de estados interfaciais em vieses elevados. Portanto, em comparação com BLG e SL-MoSe ₂ , o BLG / SL-MoSe ₂ heterostack revela maior MR e polarizações de spin, propondo um melhor fenômeno de filtragem de spin nas interfaces. Posteriormente, em BLG / SL-MoSe ₂ dispositivos, a polaridade não é apenas invertida, mas também demonstra o mecanismo de filtragem de rotação eficiente em interfaces FM. Essas investigações em materiais semicondutores 2D e suas heteroestilhas podem explorar informações complementares valiosas em dispositivos de lógica spintrônica.