二维磁性半导体笼目晶格Nb3Cl8单层的磁性及自旋电子输运性质

作者：樊晓筝; 李怡莲; 吴怡; 陈俊彩; 徐国亮; 安义鹏^*

来源：Acta Physica Sinica, 2023, 72(24): 203-210.

• Nb3Cl8单层
• 磁性材料
• 磁各向异性
• 自旋电子输运

具有本征磁性的二维半导体材料在实现低功耗、小尺寸和高效率的自旋电子学器件方面具有重要应用前景.一些拥有特殊晶格结构的二维材料,如笼目晶格结构,凭借其在磁性和电学方面的新颖性质而受到研究者的青睐.最近,一种新的具有笼目晶格结构的二维磁性半导体材料Nb3Cl8单层被成功制备出来,为探索具有笼目结构的二维磁性半导体器件提供了新机会.本文通过第一性原理方法研究了Nb3Cl8单层的电子结构、磁各向异性,构造了其p-n结二极管结构,并研究了其自旋输运性质.结果表明, Nb3Cl8单层易磁化轴在平面内,沿x轴方向, Nb原子对磁各向异性起主要贡献,且相关磁性可通过应力应变进行调控.此外,基于Nb3Cl8单层的p-n结二极管纳米器件表现出整流效应、自旋过滤效应以及负微分电阻现象.这些结果表明了Nb3Cl8单层在下一代高性能自旋电子器件方面具有较大的应用潜力.

• 单位
  河南师范大学; 物理学院