二維（2D）磁性與范德華（vdW）異質結構工程相結合的發現，為創建具有非平凡磁性的人造磁性結構提供了前所未有的機會。其進展取決于對原子尺度上二維磁體的電子和磁性的深入理解。盡管可以通過掃描隧道顯微鏡/光譜法（STM/STS）探測局部電子特性，但由于缺少導電路徑和極高的空氣敏感性，其在研究2D磁絕緣子中的應用仍然難以捉摸。在這里，我們利用石墨烯對隧穿電子的透明性，可以通過STM對石墨烯覆蓋的幾層CrI
3（FL- CrI
3）進行電子和磁性表征。STS揭示了FL-CrI
3的電子結構，包括其磁態的平坦帶。通過通過dI/dV映射中與磁場有關的莫爾條紋對比度，可以看到FL-CrI
3從AFM到FM的轉變，這是由于石墨烯與具有不同層間磁耦合的自旋極化CrI
3帶之間的電子雜化發生了變化。我們的研究結果為探測2D磁絕緣子的原子級電子和磁性提供了一條通用的途徑，以用于未來的自旋電子學和量子技術應用。
Fig. 1 通過STM研究的G/FL- CrI
3/Gr的vdW異質結構。
Fig. 2 G/ CrI
3的電子結構。
Fig. 3 G/FL- CrI
3/Gr的STM測量。
Fig. 4 dI/dV圖中與磁場有關的莫爾條紋對比度。
Fig. 5 在AFM和FM層間耦合下G/四層CrI
3的原子能帶結構相關性。
相關研究成果于2021年由新加坡國立大學化學系Jiong Lu課題組，發表在Nature Communications(https://doi.org/10.1038/s41467-020-20376-w)上。原文：Visualizing atomic structure and magnetism of 2D magnetic insulators via tunneling through graphene。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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