电控磁效应调控二维磁性材料研究取得新进展 提供新路径

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日期:2022-05-10 16:06:40    来源:中国科学报    

近日,山东大学微电子学院教授王以林团队及合作者在电控磁效应调控二维磁性材料物性研究中取得新进展,相关成果发表在材料领域权威期刊《先进功能材料》。

二维磁性材料由于其超薄厚度和弱层间范德华相互作用,其磁性能如居里温度(奈尔温度)、磁各向异性、矫顽力等可以通过载流子浓度、层间距、应力应变、界面等多种手段进行调控。利用纯电学手段操控磁性是自旋电子学器件走向应用的重要途径,其中载流子浓度调控是常用的有效调控手段。静电掺杂和离子液体调控载流子浓度的有效深度较小,主要作用于薄层材料。然而,对于层内反铁磁材料,例如MPX3(M = Mn, Fe, Ni; X = S, Se),由于其净磁矩为零,MPX3磁性能的探测一般基于块体材料。因此,电控磁效应调控MPX3磁性的研究充满挑战。

据介绍,为调控MPX3体材料的载流子浓度且不引入缺陷和杂质等,王以林课题组利用有机阳离子插层技术,将各种类型有机阳离子插入到MPX3的范德瓦尔斯层间,利用插层离子与每层材料间的电荷转移系统地调控其中的载流子浓度,进而调控其磁性能。他们发现在适当的电子掺杂浓度下(~1.5 - 4×1013 cm-2),NiPS3的基态由反铁磁序转变为亚铁磁序(AFM-FIM相变),且Tc高达100 K。他们与该校物理学院教授刘晓辉课题组合作,通过理论计算结果提出电子掺杂诱导的AFM-FIM相变是由于Stoner效应和超交换作用之间的竞争导致的。该工作为电控磁效应调控范德华磁体的磁性能提供了一种有效方法,并为研究范德华磁体的电子结构与磁性能之间的关联以及设计新型自旋电子器件提供了新的途径。(作者:廖洋 车慧卿)

关键词: 电控磁效应调控二维磁性材料研究 提供新路径 二维磁性材料 电子结构

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