室溫鐵磁性半導體找到新獲得途徑

國際權威期刊《Nano Today》近日刊文顯示，鄭州大學許群教授課題組利用CO在非范德華力晶體孔道內構建強內應力場，成功制備出具有室溫響應的二維鐵磁性VO。

許群介紹，面對更先進的信息技術需求，在更高集成度、更高快速響應、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。

他說，現有非磁性二維材料中誘導磁矩是通過調節(jié)應變、邊緣結構或缺陷工程來引入電荷載流子，這些都集中在外部誘導磁響應上，如何突破傳統(tǒng)制備模式并深刻理解二維鐵磁材料的本征特性極具重要意義。

過渡金屬氧化物VO表現出許多新的物理現象，如金屬-絕緣體轉變和室溫鐵磁性。在強相關過渡金屬氧化物（TMOs）材料中，d層和f層電子其自由度（自旋、電荷和軌道矩）的相互作用使得結構和磁性對溫度、壓力和組分等參數的微小變化非常敏感，然而多數情況，來自外部誘導的局部磁矩非常弱，并且產生的磁性通常只關聯(lián)表面少數原子。因此相較于缺陷工程，如何打破序參量的對稱性，在材料中創(chuàng)造新的表面或誘導晶體到無定形的轉變，進而產生本征磁各向異性，是一個有效的路徑。

許群教授課題組提出一種CO誘導相變工程策略，將非范德華體相VO成功轉化為室溫響應的2D鐵磁體。引入的CO不僅可以引發(fā)材料表界面相變，還可以在VO的晶格孔道中產生強大的內力場，由此導致的共價鍵選擇性斷裂，將三維VO晶體轉化為二維納米片，最終獲得“鎖定”的亞穩(wěn)相的2D拓撲結構并表現出顯著增強的室溫鐵磁響應。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CO在晶體孔道中產生的內應力及其關聯(lián)亞穩(wěn)相產生的機理進行了探討，為進一步拓展超臨界CO在構筑新型納微結構上的應用奠定了實驗和理論基礎。該工作得到了國家自然科學基金、鄭州大學一流學科計劃等項目的支持。

（來源：中國科技網）

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