國際權(quán)威期刊《今日納米》近日刊文顯示，鄭州大學(xué)許群教授課題組利用CO2在非范德華力晶體孔道內(nèi)構(gòu)建強(qiáng)內(nèi)應(yīng)力場，成功制備出具有室溫響應(yīng)的二維鐵磁性VO2。
許群介紹，面對更先進(jìn)的信息技術(shù)需求，相關(guān)領(lǐng)域在更高集成度、更高快速響應(yīng)、更低功耗等方面對電子器件有更高的要求。二維鐵磁材料由于其少層原子層厚度和可控的電子自旋，已成為下一代自旋電子器件的研究熱點(diǎn)。
過渡金屬氧化物VO2表現(xiàn)出許多新的物理現(xiàn)象，如金屬—絕緣體轉(zhuǎn)變和室溫鐵磁性。在強(qiáng)相關(guān)過渡金屬氧化物(TMOs)材料中，d層和f層電子其自由度(自旋、電荷和軌道矩)的相互作用使得結(jié)構(gòu)和磁性對溫度、壓力和組分等參數(shù)的微小變化非常敏感，然而多數(shù)情況下，來自外部誘導(dǎo)的局部磁矩非常弱，并且產(chǎn)生的磁性通常只關(guān)聯(lián)表面少數(shù)原子。因此相較于缺陷工程，打破序參量的對稱性，在材料中創(chuàng)造新的表面或誘導(dǎo)晶體到無定形的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而產(chǎn)生本征磁各向異性，是一個有效的路徑。
許群教授課題組提出一種CO2誘導(dǎo)相變工程策略，將非范德華體相VO2成功轉(zhuǎn)化為室溫響應(yīng)的2D鐵磁體。引入的CO2不僅可以引發(fā)材料表界面相變，還可以在VO2的晶格孔道中產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)力場，由此導(dǎo)致的共價鍵選擇性斷裂，將三維VO2晶體轉(zhuǎn)化為二維納米片，最終獲得“鎖定”的亞穩(wěn)相的2D拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的室溫鐵磁響應(yīng)。該研究工作為二維非范德華鐵磁體的制備開辟了一條新途徑，同時對CO2在晶體孔道中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力及其關(guān)聯(lián)亞穩(wěn)相產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了探討，為進(jìn)一步拓展超臨界CO2在構(gòu)筑新型納微結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用奠定了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。(記者喬地)
關(guān)鍵詞： CO2誘導(dǎo)相變工程 室溫鐵磁性半導(dǎo)體 二維鐵磁性VO2
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