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許多二維（2D）材料可以結(jié)合到人造異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，其中之一是磁性絕緣體三碘化鉻（CrI₃），具有雙層形式的分層反鐵磁基態(tài)。磁光克爾效應(yīng)（MOKE）測量表明，自旋在各層內(nèi)鐵磁性排列在平面外，但在層間具有反鐵磁性，導(dǎo)致凈磁化強度消失。這種分層反鐵磁有序使得CrI₃有利于實現(xiàn)原子級薄磁多層器件。與現(xiàn)有磁性多層器件相比，雙層CrI₃中的層狀反鐵磁結(jié)構(gòu)避免了制造具有間隔物的單獨的自旋濾波器的需要。這保證了旋轉(zhuǎn)濾波器之間尖銳的原子接口，這對實現(xiàn)大的雙自旋過濾磁隧道結(jié)（sf-TMR）至關(guān)重要。

今日，在美國華盛頓大學Xiaodong Xu教授，香港大學姚望教授和美國卡耐基梅隆大學Di Xiao（共同通訊作者）的帶領(lǐng)下，與日本國立材料科學研究所和美國橡樹嶺國家實驗室合作，報告了基于范德華（vdW）異質(zhì)結(jié)構(gòu)的多自旋過濾器磁隧道結(jié)（sf-MTJs），sf-MTJ的基本結(jié)構(gòu)，其由兩個原子級薄CrI₃隧道勢壘隔開的幾層石墨烯接觸組成。sf-MTJ夾在兩個六方氮化硼（hBN）薄片之間以避免降解，充當夾在石墨烯接觸之間的自旋過濾隧道勢壘。團隊展示了隧道磁阻隨著CrI₃層厚度的增加而急劇增加，在低溫下使用四層sf-MTJs的磁性多層結(jié)構(gòu)達到創(chuàng)紀錄的19000％。使用磁性圓二色性測量，將這些影響歸因于原子級CrI₃的本征逐層反鐵磁有序性。團隊的工作揭示了將磁信息存儲推向原子極限的可能性，并且突出顯示了CrI₃作為vdW異質(zhì)結(jié)自旋電子器件的最高磁隧道勢壘。相關(guān)成果以題為“Giant tunneling magnetoresistance in spin-filter van der Waals heterostructures”發(fā)表在了Science上。