新加坡国立大学的科学家们展示了一种使用扫描隧道显微镜表征二维 (2-D) 磁性绝缘体的原子结构和电子和磁性特性的通用方法。最近发现的二维磁体和范德华 (vdW) 异质结构工程的发展提供了前所未有的机会，不仅可以探索令人兴奋的缩小尺寸磁性物理学，还可以开发用于量子技术应用的新一代自旋电子器件。该领域的进一步发展涉及对二维磁体及其异质结构的电子和磁特性的原子级理解。不幸的是，直接应用传统的扫描隧道显微镜 (STM) 技术来了解有关材料特性的更多信息对于二维磁绝缘体效果不佳. STM 成像依赖于量子隧道效应，即电子从原子尖端隧道到导电样品，反之亦然。它不能用于研究绝缘大块材料，因为没有导电路径。

新加坡国立大学化学系 Jiong Lu 教授领导的新加坡国立大学研究小组展示了 STM 在研究绝缘反铁磁碘化铬 (III) (CrI 3 ) 晶体中的应用，通过将它们与基于石墨烯的 vdW 异质结构相结合(见图)。这项工作是与新加坡国立大学材料科学与工程系的 Kostya S. Novoselov 教授合作完成的。他们的技术扩展了 STM 的能力，使其能够研究绝缘材料，从而深入了解二维磁体中的磁性排序。

通过用单层石墨烯覆盖正在研究的材料，研究团队能够在低温条件下使用 STM 成像获得几层厚的剥离 CrI 3的堆叠顺序和层间磁耦合。他们还确定了磁性结构，并证明 STM 成像可以区分 CrI 3(几层厚)的铁磁和反铁磁结构。这是由于磁态与覆盖石墨烯的特殊相互作用。

卢教授说：“我们的方法本质上是通用的，它代表了各种磁性绝缘体及其vdW异质结构 的原子结构、电子和磁性特性的原子级表征领域的突破。它可以促进2 -D 用于下一代自旋电子器件的磁绝缘体

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