【摘 要】
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近年来，二维范德华晶体材料，如石墨烯、过渡金属硫化物，由于具有优良的物理、化学和力学特性，引起广大科研工作者的广泛关注。黑磷作为一种新的二维半导体材料，具有厚度可调的带隙
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近年来，二维范德华晶体材料，如石墨烯、过渡金属硫化物，由于具有优良的物理、化学和力学特性，引起广大科研工作者的广泛关注。黑磷作为一种新的二维半导体材料，具有厚度可调的带隙和高迁移率等优良特性，在纳米电子器件和光电子器件具有重要应用前景。与此同时，理论预测黑磷具有较长的自旋扩散长度，适合于发展自旋电子器件，而目前没有基于二维黑磷材料的自旋输运研究报道。本文利用机械剥离块材黑磷制备二维黑磷材料的方法，结合微纳米加工工艺制备黑磷纳米器件，并研究器件的场效应特性和自旋相关输运性质。 (1)首先制备了二维纯黑磷和掺杂黑磷的场效应晶体管，分别测试了黑磷器件的基本电学性质。实验结果表明黑磷是p-型半导体特性，并具有高开关比和高迁移率，同时发现掺杂能够显著提高黑磷器件的稳定性，这为后续的自旋阀研究奠定了良好基础。 (2)制备了基于二维黑磷垂直结构的自旋阀器件，研究了温度、电流等因素对其输运性质的影响。在室温下，黑磷自旋阀器件的磁电阻效应为0.23%，在4 K时磁电阻效应高达0.57%。研究发现黑磷在自旋阀器件中表现为金属特性。这些研究结果表明二维黑磷材料有可能适合于发展诸如磁性存储和磁逻辑器件的自旋电子器件。 （3）制备了基于二维黑磷的面内结构自旋阀器件，在10 K观测了0.27%的磁电阻效应，但在室温下没有观测到明显的自旋相关输运，其主要原因可能与样品的铁磁性层与黑磷的界面质量较差有关。
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