我科学家成功制备二维双极场效应器件

2018-07-09 12:52:24 来源: 科技日报 作者: 俞慧友

科技日报长沙7月9日电(记者俞慧友 通讯员邓崛峰)通过电场调控磁行为,是自旋电子学的重要研究分支。如能赋予磁性材料门电压调控特性,将为自旋阀等自旋器件增加巨大应用前景的调控自由度,从而实现自旋场效应管。近日,由中科院金属所研究员张志东、韩拯主导,联合山西大学光电研究所、金属所、长沙理工大学等多单位,成功在Cr2Ge2Te6少数层本征铁磁二维半导体中利用固态门电压调控手段,实现了电荷与自旋的双重双极全电操控。该工作日前在《自然-纳米技术》杂志在线发表。

近年来,随着二维范德华材料家族的发展,各种新物理现象不断涌现。二维范德华材料常用于做传感器或逻辑运算器件。其中,少数层磁性二维半导体材料成为各领域广泛研究的热点。然而,基于半导体磁性二维材料的场效应器件至今研究甚少,通过静电场调控其磁性的研究更是缺乏。

论文第一作者之一的丁美介绍,团队通过采用惰性气氛下原子层厚度的垂直组装,将3.5纳米厚的Cr2Ge2Te6少数层材料封装于两层氮化硼之中,通过微纳米加工手段制备得到场效应器件。居里温度以下的低温微区磁光Kerr测量表明,该型纳米器件在门电压调控下,磁性亦能得到有效调控,并与电输运相仿,存在双极门电压可调特性。从而证实了基于二维范德华铁磁半导体的自旋场效应器件的可行性。

维材料具备可大规模制备与柔性可穿戴等特性,发展前景十分广阔。少数层Cr2Ge2Te6是目前已知的首个拥有内禀自旋和电荷态密度双重双极可调特性,可将信息存储和逻辑运算集成为同一个单元的二维本征铁磁半导体材料。该项研究为继续寻找室温本征二维铁磁半导体提供了一定指导意义。

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责任编辑:左瑾
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