我院硕士生叶浩燊在低维自旋电子学领域室温自旋阀器件研究方面取得进展

发布者:苏彤发布时间:2021-01-13浏览次数:58

       材料与物理学院凝聚态物理研究所王建利课题组构建了基于VN/GaN/VN范德瓦尔斯磁性异质结构的室温自旋阀器件,相关研究成果以“Spin Valve Effect in VN/GaN/VN van der Waals Heterostructure” 为题发表在物理学期刊《Physical Review B》上(https://journals.aps.org/prb/accepted/e707fAc5Ef71640c11cd6e82abaf0c33f7db68357 )

       二维半导体及异质结材料为后摩尔时代集成电路设计与功能化器件制备开辟了一个崭新的方向,尤其近三年二维磁性材料的兴起为新型低维自旋电子器件发展提供了机遇。自旋阀是由铁磁层/非磁层/铁磁层组成三明治结构的一种电子器件。两层铁磁层的磁矩方向处于平行或反平行状态时,自旋阀的导电性分别呈现低电阻态或高电阻态,即巨磁阻效应。这一特性使自旋阀在磁场传感器、存储器、逻辑器件具有广泛应用。


   

研究图片    


       低维氮化物基范德瓦尔斯磁性异质结可以同时操控电子的电荷和自旋属性,基于第一性原理计算和晶体场理论分析,研究结果显示二维非磁半导体GaN和二维磁性材料VN的异质结结构可以通过磁近邻效应使二维半导体GaN呈现半金属特性,同时二维磁性材料VN的易磁化轴由面外方向转变为面内方向。磁矩平行状态下VN/GaN/VN自旋阀呈半金属性,反平行状态呈现0.16 eV的带隙,分别对应自旋阀的低和高电阻态。通过基于海森堡模型的蒙特卡洛模拟,预测其具有高于室温的居里温度(532 K)

 中国矿业大学2019级硕士生叶浩燊是该论文的第一作者,王建利副教授为通讯作者,张俊廷副教授参与了指导。该工作得到中国矿业大学重大项目培育专项(2020ZDPYMS28)和厚理计划的支持。