纳米自旋电子材料与器件团队
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课题组设计出强磁各向异性能的高温二维铁磁半导体材料,并发表《Nanoscale》论文

基于自旋的电子器件对于信息材料和未来的信息技术发展都具有重要意义。要构建自旋电子器件,铁磁材料的选择和磁力控制至关重要且充满挑战。具有高居里温度、大磁各向异性能和高载流子迁移率的本征二维铁磁半导体在自旋电子学和磁光电子学中具有巨大的潜力。

本课题组使用密度泛函理论和蒙特卡罗模拟,首次证明了在二维单层CrXX = PAs)中实现固有铁磁性的可能性,并可以从其体相中剥离制备。我们发现,单层CrPCrAs本质上是铁磁半导体,其自旋向下带隙分别为2.292 eV2.493 eV,而向上带隙分别为0.123 eV0.143 eV。由于GKA规则,CrX的长程铁磁性是由沿Cr-PAs-Cr键的90º超交换相互作用引起。 CrP的居里温度255 K,而CrAsBerezinskii-Kosterlitz-Thouless转变温度则高达855KMAE的分析表明,CrP易于平面外磁化,而CrA则易于平面内磁化。值得注意的是,空穴和电子掺杂可以实现在平面内和平面外易磁化轴的切换,从而可有效控制二维结构中的自旋注入/检测。此结果为自旋电子学中实现二维磁电器件(如自旋场效应晶体管)提供了理想的平台。

该工作发表在一区期刊《Nanoscale》上,研究生马安宁为论文第一作者,泰山学者特聘专家张昌文教授为通讯作者。本文获得泰山学者工程(No.ts20190939)和山东省自然科学基金(No. ZR2018MA033的资助。

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