近日，山東大學(xué)微電子學(xué)院教授王以林團(tuán)隊(duì)及合作者在電控磁效應(yīng)調(diào)控二維磁性材料物性研究中取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在材料領(lǐng)域權(quán)威期刊《先進(jìn)功能材料》。
二維磁性材料由于其超薄厚度和弱層間范德華相互作用，其磁性能如居里溫度(奈爾溫度)、磁各向異性、矯頑力等可以通過載流子濃度、層間距、應(yīng)力應(yīng)變、界面等多種手段進(jìn)行調(diào)控。利用純電學(xué)手段操控磁性是自旋電子學(xué)器件走向應(yīng)用的重要途徑，其中載流子濃度調(diào)控是常用的有效調(diào)控手段。靜電摻雜和離子液體調(diào)控載流子濃度的有效深度較小，主要作用于薄層材料。然而，對于層內(nèi)反鐵磁材料，例如MPX3(M = Mn, Fe, Ni; X = S, Se)，由于其凈磁矩為零，MPX3磁性能的探測一般基于塊體材料。因此，電控磁效應(yīng)調(diào)控MPX3磁性的研究充滿挑戰(zhàn)。
據(jù)介紹，為調(diào)控MPX3體材料的載流子濃度且不引入缺陷和雜質(zhì)等，王以林課題組利用有機(jī)陽離子插層技術(shù)，將各種類型有機(jī)陽離子插入到MPX3的范德瓦爾斯層間，利用插層離子與每層材料間的電荷轉(zhuǎn)移系統(tǒng)地調(diào)控其中的載流子濃度，進(jìn)而調(diào)控其磁性能。他們發(fā)現(xiàn)在適當(dāng)?shù)碾娮訐诫s濃度下(~1.5 - 4×1013 cm-2)，NiPS3的基態(tài)由反鐵磁序轉(zhuǎn)變?yōu)閬嗚F磁序(AFM-FIM相變)，且Tc高達(dá)100 K。他們與該校物理學(xué)院教授劉曉輝課題組合作，通過理論計算結(jié)果提出電子摻雜誘導(dǎo)的AFM-FIM相變是由于Stoner效應(yīng)和超交換作用之間的競爭導(dǎo)致的。該工作為電控磁效應(yīng)調(diào)控范德華磁體的磁性能提供了一種有效方法，并為研究范德華磁體的電子結(jié)構(gòu)與磁性能之間的關(guān)聯(lián)以及設(shè)計新型自旋電子器件提供了新的途徑。(作者：廖洋 車慧卿)
關(guān)鍵詞： 電控磁效應(yīng)調(diào)控二維磁性材料研究 提供新路徑 二維磁性材料 電子結(jié)構(gòu)
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