近日，山東大學微電子學院教授王以林團隊及合作者在電控磁效應調控二維磁性材料物性研究中取得新進展，相關成果發表在材料領域權威期刊《先進功能材料》。
二維磁性材料由于其超薄厚度和弱層間范德華相互作用，其磁性能如居里溫度(奈爾溫度)、磁各向異性、矯頑力等可以通過載流子濃度、層間距、應力應變、界面等多種手段進行調控。利用純電學手段操控磁性是自旋電子學器件走向應用的重要途徑，其中載流子濃度調控是常用的有效調控手段。靜電摻雜和離子液體調控載流子濃度的有效深度較小，主要作用于薄層材料。然而，對于層內反鐵磁材料，例如MPX3(M = Mn, Fe, Ni; X = S, Se)，由于其凈磁矩為零，MPX3磁性能的探測一般基于塊體材料。因此，電控磁效應調控MPX3磁性的研究充滿挑戰。
據介紹，為調控MPX3體材料的載流子濃度且不引入缺陷和雜質等，王以林課題組利用有機陽離子插層技術，將各種類型有機陽離子插入到MPX3的范德瓦爾斯層間，利用插層離子與每層材料間的電荷轉移系統地調控其中的載流子濃度，進而調控其磁性能。他們發現在適當的電子摻雜濃度下(~1.5 - 4×1013 cm-2)，NiPS3的基態由反鐵磁序轉變為亞鐵磁序(AFM-FIM相變)，且Tc高達100 K。他們與該校物理學院教授劉曉輝課題組合作，通過理論計算結果提出電子摻雜誘導的AFM-FIM相變是由于Stoner效應和超交換作用之間的競爭導致的。該工作為電控磁效應調控范德華磁體的磁性能提供了一種有效方法，并為研究范德華磁體的電子結構與磁性能之間的關聯以及設計新型自旋電子器件提供了新的途徑。(作者：廖洋 車慧卿)
關鍵詞： 電控磁效應調控二維磁性材料研究 提供新路徑 二維磁性材料 電子結構
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