磁领域类似墨比乌斯带式结构初探 黄浩新 2018年11月9日华东师范大学褚君浩院士团队,发布在反铁磁领域发现普适理论----这种在二维反铁磁领域获得重要突破是:在二维A-type反铁磁中,提出实现100%自旋极化的普适理论并设计出----新型二维自旋场效应晶体管模型。 这项研究是由华东师范大学,与加州大学伯克利分校张翔院士(现香港大学校长)合作完成的。发表此研究的《美国科学院院报》(PNAS)审稿人认为:是“令人惊喜的成果”。之所以说是磁领域类似墨比乌斯带式结构初探,因为上世纪70年代法国科学家Néel,在反铁磁研究成果获得的诺贝尔奖,证明反铁磁除具有重要的理论研究价值外,因宏观磁矩为零,使其磁结构很难测定,严重限制了其实际应用。激发人们对二维磁性材料产生研究兴趣的是,2017年张翔院士在实验中获得了二维铁磁性材料Cr2Ge2Te6;而二维磁性材料以前很大一部分是反铁磁。张翔院士研究团队在测试双层二维磁性材料Cr2Ge2Te6、VSe2等的电子结构时,却发现双层材料层间,为反铁磁交换作用时,施加垂直电场,可很方便实现100%自旋极化的half-metallicity性质;且用半导体性的双层A-type反铁磁(层内铁磁,层间反铁磁)得到half-metallicity性质,是一个普适理论。 这是磁领域类似墨比乌斯带式结构的初探吗----利用双层A-type反铁磁的half-metallicity性质,实现新型的自旋场效应晶体管----当垂直电场大于临界电场时,可获得100%的上自旋极化流(蓝色);而翻转外加电场方向,可获得100%下自旋极化流(红色)。 早在1990年Datta提出的自旋场效应晶体管时,工作性能是依赖通道中电子自旋进动的精准控制----但精准控制自旋进动状态,在实验上很困难。褚君浩院士研究团队的龚士静教授说,他们能成功,是基本原理完全不同于Datta-Das自旋场效应晶体管----他们的实验操作简单方便,是利用电场调控A-type反铁磁的电子结构时,包括器件工作温度、二维磁畴大小、电极影响、二维磁性材料厚度对器件性能影响等,对实现新型自旋场效应晶体管可能遇到的实际问题,都进行过详细地充分地细节讨论,和理论新颖的阐述。
|