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石墨烯片本征磁性研讨获得新进展

石墨烯因其共同的线性能量色散联系、高迁移率和潜在的在纳米电子学器材和电路的使用而备受学术界和产业界的重视。石墨烯的本征磁性研讨是研发电子特点和自旋特点有机联系的自旋电子学器材的根底。而石墨烯是仅有S和P电子的资料铁氧体磁铁

,其磁性来源于有些填充的电子态,如缺点或鸿沟态,且磁性十分弱。任何ppm量级的磁性杂质污染都有能够掩盖石墨烯的本征磁性而使其表现出杂质磁性的假象。所以国内外触及石墨烯磁性的试验报导争议较大。室温铁磁性、顺磁性乃至室温超导等令人兴奋的成果均有报导。发生这些有争议定论的底子原因是短少高纯、宏量的石墨烯。因而,研讨和提醒石墨烯微观磁性的条件是具有宏量、化学纯洁的石墨烯资料。

中国科学院物理研讨所/北京凝聚态物理国家试验室(筹)领先资料与布局剖析试验室陈小龙研讨组(A02组,功用晶体研讨与使用中间)博士生陈莲莲、郭丽伟研讨员等开展了彻底碳化SiC晶片制备高纯石墨烯的办法切割方块

。经过彻底碳化非极性SiC(10-10)晶片制备出有序摆放、具有不规则zigzag边的毫克量级的石墨烯资料(RSC Advances, 2013, 3, 13926)。根据这种高纯的石墨烯资料系统研讨了石墨烯的磁矩与温度、磁矩与外场的联系,初次绘出了石墨烯的磁相图。试验发现,在这种具有不规则zigzag边的石墨烯资料中铁磁、反铁磁和抗磁共存。石墨烯zigzag边的磁性迭加在石墨烯自由电子的朗道抗磁本底上。去掉抗磁本底后,石墨烯zigzag边的磁性被提醒出来。石墨烯鸿沟接连的zigzag边组成根本磁有序单元,其铁磁居里温度是820±80 K,不一样子晶格中磁有序单元的反铁磁有序尼尔温度是54±2 K。室温下,若是石墨烯鸿沟上接连的zigzag边的数目大于3个,大家会观测到铁磁性,否则会观测到顺磁性。他们制作的石墨烯的磁相图关于深化了解石墨烯的本征磁性和弄清现有报导中石墨烯磁性的紊乱成果具有重要意义。

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