二維本徵鐵磁半導體研究獲進展

2021-01-07 科學網

 

中科院金屬研究所研究員張志東團隊與山西大學、中科院金屬所、長沙理工大學科研人員合作，在一種少數層本徵鐵磁二維半導體中，利用固態門電壓調控手段，實現了電荷與自旋的雙重雙極全電操控。該成果7月2日在《自然—納米技術》雜誌發表。

電調控磁性是自旋電子學中一個重要的研究方向。磁性材料中如果能賦予門電壓的調控特性，將會為自旋閥等自旋器件增加一個具有巨大應用前景的調控自由度，從而實現自旋場效應。但基於本徵鐵磁半導體二維材料的場效應器件至今研究甚少，而靜電場調製其磁性的研究更是缺乏。

該團隊採用惰性氣氛下原子層厚度的垂直組裝，將一種少數層材料封裝於兩層氮化硼之中，解決了母材料空氣中穩定性欠佳的問題。通過微納米加工手段製備出場效應器件，並進行系統的低溫電學與磁學測量。電輸運測量表明，該材料在鐵磁居裡溫度（～65K）以下，保持了載流子導通性，並且能夠實現電子與空穴的雙極場效應。

研究人員對該體系做了第一性原理計算和微磁學模擬，計算模擬結果與實驗結果吻合。模擬表明，該體系中存在特殊的自旋極化能帶，造就了實驗上觀測到的自旋與電荷的雙重雙極場效應。

這是目前首個擁有內稟自旋和電荷態密度雙重雙極可調特性、可集成信息存儲和邏輯運算的二維本徵鐵磁半導體材料。（來源：中國科學報）

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