Controlling the stacking of van der Waals (vdW) materials is found to produce exciting new findings, since hetero- or homo-structures have added the diverse possibility of assembly and manipulated functionalities. However, so far, the homostructure with a twisted angle based on the magnetic vdW materials remains unexplored. Here, we achieved a twisted magnetic vdW Fe3GeTe2 (FGT)/Fe3GeTe2 junction with broken crystalline symmetry. A clean and metallic vdW junction is evidenced by the temperature-dependent resistance and the linear IV curve. Unlike the pristine FGT, a plateau-like magnetoresistance (PMR) is observed in the magnetotransport of our homojunction due to the antiparallel magnetic configurations of the two FGT layers. The PMR ratio is found to be ∼0.05% and gets monotonically enhanced as temperature decreases like a metallic giant magnetoresistance. Such a tiny PMR ratio is at least three orders of magnitude smaller than the tunneling magnetoresistance ratio, justifying our clean metallic junction without a spacer. Our findings demonstrate the feasibility of the controllable homostructure and shed light on future spintronics using magnetic vdW materials.

1.
J.-G.
Park
,
J. Phys. Condens. Matter
28
,
301001
(
2016
).
2.
K. S.
Burch
,
D.
Mandrus
, and
J.-G.
Park
,
Nature
563
,
47
(
2018
).
3.
C.-T.
Kuo
,
M.
Neumann
,
K.
Balamurugan
,
H. J.
Park
,
S.
Kang
,
H. W.
Shiu
,
J. H.
Kang
,
B. H.
Hong
,
M.
Han
,
T. W.
Noh
, and
J.-G.
Park
,
Sci. Rep.
6
,
20904
(
2016
).
4.
J.-U.
Lee
,
S.
Lee
,
J. H.
Ryoo
,
S.
Kang
,
T. Y.
Kim
,
P.
Kim
,
C.-H.
Park
,
J.-G.
Park
, and
H.
Cheong
,
Nano Lett.
16
,
7433
(
2016
).
3
5.
B.
Huang
,
G.
Clark
,
E.
Navarro-Moratalla
,
D. R.
Klein
,
R.
Cheng
,
K. L.
Seyler
,
D.
Zhong
,
E.
Schmidgall
,
M. A.
McGuire
,
D. H.
Cobden
,
W.
Yao
,
D.
Xiao
,
P.
Jarillo-Herrero
, and
X.
Xu
,
Nature
546
,
270
(
2017
).
6.
C.
Gong
,
L.
Li
,
Z.
Li
,
H.
Ji
,
A.
Stern
,
Y.
Xia
,
T.
Cao
,
W.
Bao
,
C.
Wang
,
Y.
Wang
,
Z. Q.
Qiu
,
R. J.
Cava
,
S. G.
Louie
,
J.
Xia
, and
X.
Zhang
,
Nature
546
,
265
(
2017
).
7.
S.
Son
,
M. J.
Coak
,
N.
Lee
,
J.
Kim
,
T. Y.
Kim
,
H.
Hamidov
,
H.
Cho
,
C.
Liu
,
D. M.
Jarvis
,
P. A. C.
Brown
,
J. H.
Kim
,
C.-H.
Park
,
D. I.
Khomskii
,
S. S.
Saxena
, and
J.-G.
Park
,
Phys. Rev. B
99
,
041402(R)
(
2019
).
8.
Z.
Fei
,
B.
Huang
,
P.
Malinowski
,
W.
Wang
,
T.
Song
,
J.
Sanchez
,
W.
Yao
,
D.
Xiao
,
X.
Zhu
,
A. F.
May
,
W.
Wu
,
D. H.
Cobden
,
J.-H.
Chu
, and
X.
Xu
,
Nat. Mater.
17
,
778
(
2018
).
9.
D. R.
Klein
,
D.
MacNeill
,
J. L.
Lado
,
D.
Soriano
,
E.
Navarro-Moratalla
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
S.
Manni
,
P.
Canfield
,
J.
Fernández-Rossier
, and
P.
Jarillo-Herrero
,
Science
360
,
1218
(
2018
).
10.
T.
Song
,
X.
Cai
,
M. W.-Y.
Tu
,
X.
Zhang
,
B.
Huang
,
N. P.
Wilson
,
K. L.
Seyler
,
L.
Zhu
,
T.
Taniguchi
,
K.
Watanabe
,
M. A.
McGuire
,
D. H.
Cobden
,
D.
Xiao
,
W.
Yao
, and
X.
Xu
,
Science
360
,
1214
(
2018
).
11.
Z.
Wang
,
I.
Gutiérrez-Lezama
,
N.
Ubrig
,
M.
Kroner
,
M.
Gibertini
,
T.
Taniguchi
,
K.
Watanabe
,
A.
Imamoǧlu
,
E.
Giannini
, and
A. F.
Morpurgo
,
Nat. Commun.
9
,
2516
(
2018
).
12.
A. K.
Geim
and
I. V.
Grigorieva
,
Nature
499
,
419
(
2013
).
13.
K. S.
Novoselov
,
A.
Mishchenko
,
A.
Carvalho
, and
A. H.
Castro Neto
,
Science
353
,
6298
(
2016
).
14.
M.
Gibertini
,
M.
Koperski
,
A. F.
Morpurgo
, and
K. S.
Novoselov
,
Nat. Nanotechnol.
14
,
408
(
2019
).
15.
Y.
Liu
,
E.
Stavitski
,
K.
Attenkofer
, and
C.
Petrovic
,
Phys. Rev. B
97
,
165415
(
2018
).
16.
C.
Tan
,
J.
Lee
,
S.-G.
Jung
,
T.
Park
,
S.
Albarakati
,
J.
Partridge
,
M. R.
Field
,
D. G.
McCulloch
,
L.
Wang
, and
C.
Lee
,
Nat. Commun.
9
,
1554
(
2018
).
17.
S.
Albarakati
,
C.
Tan
,
Z.-J.
Chen
,
J. G.
Partridge
,
G.
Zheng
,
L.
Farrar
,
E. L. H.
Mayes
,
M. R.
Field
,
C.
Lee
,
Y.
Wang
,
Y.
Xiong
,
M.
Tian
,
F.
Xiang
,
A. R.
Hamilton
,
O. A.
Tretiakov
,
D.
Culcer
,
Y.-J.
Zhao
, and
L.
Wang
,
Sci. Adv.
5
,
eaaw0409
(
2019
).
18.
Z.
Wang
,
D.
Sapkota
,
T.
Taniguchi
,
K.
Watanabe
,
D.
Mandrus
, and
A. F.
Morpurgo
,
Nano Lett.
18
,
4303
(
2018
).
19.
B.
Dieny
,
J. Magn. Magn. Mater.
136
,
335
(
1994
).
20.
S.
Yuasa
,
T.
Nagahama
,
A.
Fukushima
,
Y.
Suzuki
, and
K.
Ando
,
Nat. Mater.
3
,
868
(
2004
).
21.
J. G.
Checkelsky
,
M.
Lee
,
E.
Morosan
,
R. J.
Cava
, and
N. P.
Ong
,
Phys. Rev. B
77
,
014433
(
2008
).
22.
D.
Kim
,
S.
Park
,
J.
Lee
,
J.
Yoon
,
S.
Joo
,
T.
Kim
,
K.-J.
Min
,
S.-Y.
Park
,
C.
Kim
,
K.-W.
Moon
,
C.
Lee
,
J.
Hong
, and
C.
Hwang
,
Nanotechnology
30
,
245701
(
2019
).
23.
S.
Yuasa
and
D. D.
Djayaprawira
,
J. Phys. D Appl. Phys.
40
,
R337
(
2007
).
24.
G.
Zheng
,
W.-Q.
Xie
,
S.
Albarakati
,
M.
Algarni
,
C.
Tan
,
Y.
Wang
,
J.
Peng
,
J.
Partridge
,
L.
Farrar
,
J.
Yi
,
Y.
Xiong
,
M.
Tian
,
Y.-J.
Zhao
, and
L.
Wang
,
Phys. Rev. Lett.
125
,
047202
(
2020
).
25.
D.
Tripathy
and
A. O.
Adeyeye
,
J. Appl. Phys.
103
,
07D702
(
2008
).
26.
D.
Ghazaryan
,
M. T.
Greenaway
,
Z.
Wang
,
V. H.
Guarochic-Moreira
,
I. J.
Vera-Marun
,
J.
Yin
,
Y.
Liao
,
S. V.
Morozov
,
O.
Kristanovski
,
A. I.
Lichtenstein
,
M. I.
Katsnelson
,
F.
Withers
,
A.
Mishchenko
,
L.
Eaves
,
A. K.
Geim
,
K. S.
Novoselov
, and
A.
Misra
,
Nat. Electron.
1
,
344
(
2018
).
27.
N.
Yabuki
,
R.
Moriya
,
M.
Arai
,
Y.
Sata
,
S.
Morikawa
,
S.
Masubuchi
, and
T.
Machida
,
Nat. Commun.
7
,
10616
(
2016
).
28.
S.
Carr
,
D.
Massatt
,
S.
Fang
,
P.
Cazeaux
,
M.
Luskin
, and
E.
Kaxiras
,
Phys. Rev. B
95
,
075420
(
2017
).
You do not currently have access to this content.