新型二维磁性材料的设计及其自旋输运性质的研究

• 作 者: 高国营 李杰 丁光前 姚凯伦
• 机 构: 华中科技大学物理学院,湖北武汉,430074
• 出 处: 第十九届全国凝聚态理论与统计物理学术会议
• 发表日期: 2016年7期
• 关键词: 二维材料 半金属磁体 自旋输运

　　自从石墨烯被发现以来,六方氮化硼、过渡金属二硫化物、黑磷和Ⅲ-Ⅵ族化合物等更多的二维材料被实验合成,并且发现它们在电子、催化和储能等领域有着重要的应用[1]。然而,被发现的二维磁性材料特别是二维半金属磁性材料非常少,因为磁性的产生需要通过掺杂、氢化、施加外电场、衬底等手段,这在实验上不大容易实现,从而限制了二维材料在自旋电子学中的应用[2]。因此,寻找具有内凛磁性的二维材料非常重要。我们通过第一原理计算,预测到类石墨烯材料-MXenes [3]家族中的Ti2C和Ti2N单层具有近半金属铁磁性,并且在较小应力作用下,Ti2C可以从半金属变为自旋无能隙半导体,而Ti2N依然是一个半金属,这表明Ti2C和Ti2N单层是潜在的二维自旋电子材料[4]。此外,针对实验上最近合成的层状材料过渡金属二氮化物[5,6],我们利用第一原理与非平衡态格林函数相结合的方法,通过外加偏压和温度梯度的自旋输运性质的计算,发现基于YN2单层的器件具有很好的双向自旋过滤效应、双向自旋二极管效应以及自旋塞贝克效应,表明YN2单层在自旋电子学和热自旋电子学中有着潜在的应用[7]。