1. 清新电源首页
  2. 学术动态
  3. 博采百家
  4. AdvancedScienceNews

Physica Status Solidi (RRL): 一种新型磁性相消半金属材料

    半金属材料(Half Metal)在自旋电子学领域占据重要地位,有望取代传统半导体,满足下一代电子器件对体积、能耗和可靠性等方面更高要求。然而,目前限制半金属实际应用的关键问题是其室(高)温不稳定性。为解决这一关键问题,最近研究者提出了“半导体-半金属”转变这一新思路,设计寻找新型半金属材料。一般来讲,半导体的磁有序温度比较高,如果选择某些能带结构特殊的体系(如两自旋方向带隙差距较大),通过一定的改性手段,使其电子结构发生变化同时保持原有磁有序温度,即可实现室(高)温下100%的极化输运。

    在半金属的研究中,有一类更特殊的体系:磁性相消的半金属(Compensated Half Metal, CHM)。所谓磁性相消,对应传统意义上的反铁磁。不同的是,传统意义上的反铁磁体如LaMnO3,磁耦合存在于相同的元素(Mn)之间,因此不同自旋方向能带呈对称分布。而半金属中,磁耦合通常发生在不同元素之间,受制于半金属的定义,能带结构非对称分布。CHM既不产生磁场影响外界,也不受外界磁场影响,具有极其重要的研究价值,然而目前对该类特殊量子态的研究并不常见。

Physica Status Solidi (RRL): 一种新型磁性相消半金属材料


    最近,燕山大学王静教授课题组通过第一性原理计算,以氟化物FeF2为母体,设计了新型磁性相消半金属体系。FeF2本身为反铁磁半导体,奈尔温度(TN)为78.4K,其中Fe为2+(3d6, s=4)。研究希望通过用Cr2+(3d4, s=4)部分取代Fe2+打破体系能带结构的对称性,同时保持磁耦合方式不变;继而通过单轴应力(c轴)实现电子结构的半导体-半金属转变。计算表明,当单轴应力为2.02GPa时,即可实现完全极化输运,获得半金属性质。进一步的计算表明该体系的磁有序温度远远高于室温(不低于903.6K),说明预测得到的CHM具有室温应用的可能。相比之前文献报道的CHM,Cr掺杂的FeF2成分和结构简单,半导体-半金属转变压力不高,可利用最近几年发展的薄膜和异质外延技术合成Cr:Fe=1:1的体系。该理论工作为CHM的实验研究提供了可靠方向。相关文章发表在 Phys.Status Solidi RRL DOI:10.1002/pssr.201700052.

 


原文链接为http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/ange.201508276/full,或点击右下角阅读原文按钮进行阅读。

 


互动关注




Wiley Advanced Science News官方微信平台

如希望发表科研新闻或申请信息分享,请联系:ASNChina@wiley.com

关注方式:微信右上角添加朋友—公众号—搜索“AdvancedScienceNews”或下方长按识别二维码。Physica Status Solidi (RRL): 一种新型磁性相消半金属材料Physica Status Solidi (RRL): 一种新型磁性相消半金属材料



本站非明确注明的内容,皆来自转载,本文观点不代表清新电源立场。

发表评论

登录后才能评论