近日，山西师范大学王芳教授、许小红教授与中科院化学所薛丁江研究员共同合作，采用一锅法在液相中首次生长出具有外延界面的Cr₂Te₃/MnTe/Cr₂Te₃异质结纳米棒。研究人员首先通过第一性原理预测到：MnTe和Cr₂Te₃之间较小的晶格失配和较低的界面形成能有利于MnTe/Cr₂Te₃异质结的生长，并且铁磁/铁磁有序排列是最稳定的耦合界面（图1）。

图1. MnTe晶格与Cr₂Te₃单胞组成的MnTe/Cr₂Te₃异质结及界面磁有序排列

他们通过精确控制MnTe和Cr₂Te₃的成核过程，采用简单的一锅溶液法能够在低温下提供MnTe纳米棒晶种，在高温下外延生长Cr₂Te₃纳米头，且通过动力学调控纳米头尺寸，进而形成不同形貌的Cr₂Te₃/MnTe/Cr₂Te₃异质结。通过球差电镜观察发现，该一维异质结结晶度良好，且具有高质量的外延平整界面（图2）。

图2. Cr₂Te₃/MnTe/Cr₂Te₃异质结

基于MnTe反铁磁和Cr₂Te₃铁磁性能，具有外延界面的Cr₂Te₃/MnTe/Cr₂Te₃异质结纳米棒呈现优异的铁磁性能和交换偏置现象，其矫顽力高达5.8 kOe，饱和磁化强度为4.2 emu/g，交换偏置场为892.5 Oe（图3）。从反铁磁MnTe纳米线到铁磁Cr₂Te₃/MnTe/Cr₂Te₃异质结纳米棒的调控可以扩展到多种新型磁性异质结的设计，该体系的成功合成为一维双磁异质结的制备开辟了新思路。

图3. Cr₂Te₃/MnTe/Cr₂Te₃异质结的磁学性能

该研究成果发表在Nano Letters 上。山西师范大学王芳教授、杨欢博士、张会生副教授为论文第一作者，山西师范大学王芳教授、许小红教授和中科院化学所薛丁江研究员为通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的支持。