纳米自旋电子材料与器件团队
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《Physica E》发表研究生庞召霞完成的二维配体功能化的铅是一种具有大体带隙的铁电和拓扑有序的候选材料的文章

多功能(铁电,铁磁,铁弹性和拓扑)的二维材料已成为凝聚态物理和材料科学领域的重要技术材料,它们在传感器,自旋电子和磁电子设备的开发中具有广泛的应用前景。铁电和拓扑材料是近年来的研究热点。然而,两种性质共存的材料鲜为人知,它们在单个系统中的相互作用可能使重要的未开发现象和应用成为可能。

在本工作中,基于第一性原理,我们预测了一种拓扑性和铁电性共存的二维铁电拓扑绝缘体:Pb-CH2OCH3。配体分子CH2OCH3官能化在铅烯两侧导致结构具有0.80 eV的非平庸大带隙,这是在自旋轨道耦合的情况下通过轨道滤波效应引入的。而铁电性通常发生在非中心对称性的结构中,因此,我们通过旋转单侧的配体分子来引入结构的铁电性。当两侧配体分子的对称性被破坏时会产生面内电极化,其大小和方向取决于这些分子的相对位置。在配体分子旋转超过180°后,沿x方向的极化强度达到最大为0.26×10-10C/ m,而沿y方向的极化方向改变,从而实现面内铁电性。当旋转配体分子时,结构的拓扑相始终是稳健存在的。因此证实了该系统中铁电性和拓扑性的共存。为了增加Pb-CH2OCH3的实验可及性,我们将其生长在SiC111衬底上发现它拓扑结构保持良好。我们的研究为微电子器件的开发和自旋电子学在室温下的应用提供一个新的平台。

此项工作在李萍教授的指导下完成,获得了山东省泰山学者项目(ts20190939)和国家自然科学基金(No.11304121)以及山东省自然科学基金(GrantNo. ZR2019MA041, ZR2018QA006, ZR2017MA047)等资助。该成果于2020318日在Physica E: Low-dimensionalSystems and Nanostructures上发表。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.physe.2020.114095


  

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