Fortschritte in der magnetischen Dotierung von zweidimensionalen Halbleitern in Halbleitern

In den letzten Jahren wurden umfangreiche Untersuchungen zweidimensionalen Graphen Material gewesen wie Van-der-Waals oder Molybdändisulfid wegen seiner einzigartigen Struktur, die physikalischen Eigenschaften und optischen Eigenschaften. Auf dem Gebiet der Untersuchung von zweidimensionalen Material, das magnetische Material hat ein zweidimensionales Bild eines physischen reicher und hat in der Zukunft der Spintronik wichtigen Anwendungsmöglichkeiten, mehr und mehr der Aufmerksamkeit der Menschen. Doping ist ein wichtiges Mittel, um das zweidimensionale Halbleiter-Bandgap-Engineering zu erreichen, wenn zweidimensionale magnetische Atome Halbleitermaterial dotiert ist, diese Materialien können einen magnetischen Halbleiter optoelektronischen, während die ursprünglichen Eigenschaften beibehalten werden. Vor kurzem hat die State Key Laboratory der Halbleiter-Übergitterhalbleiter Forscher am Institut der chinesischen Akademie der Wissenschaften Weizhong Ming, Li Jingbo das Forschungsteam, in einem zweidimensionalen Eisen dotierten Zinn-Sulfid (Fe geführt -SnS2) Fortschritte in optischen, elektrischen und magnetischen Untersuchung von Kristallen hergestellt.

Zinn-Sulfid (SnS2) ist eine ausgezeichnete optoelektronischen Eigenschaften von zweidimensionalem van-der-Waals-Halbleitermaterial, ist derzeit einer der am schnellsten Zeit des Fotos Berichts einer zweidimensionalen Halbleitermaterial Reaktion. Das Material ist ungiftig, umweltfreundlich, inhaltsreiche und einfach zuzubereiten. das Explorationsteam durch herkömmliche chemische Dampftransportverfahren die Wachstumsbedingungen unter Verwendung eines hochwertigen Einkristalls Fe-SnS2 unterschiedlichen Dotierungskonzentrationen und eine zweidimensionale nano-Fe-SnS2 Blattabziehsystem Verfahren durch mechanische Rastertransmissionselektronenmikroskop erhalten wurden ( STEM) zeigten die Ergebnisse, dass, Fe-Atome in Substitutions-Dotierungs Sn Atomposition und gleichmäßig durch die Wachstumsbedingungen verteilt, Regulierung, in Kombination mit Röntgenphotoelektronenspektroskopie-Analyse (XPS), eine Reihe von verschiedenen Kristallen erhalten werden, eisendotiertem Heteroaryl-Konzentrationen waren 2,1%, 1,5%, 1,1% Fe0.021Sn0.979S2 einzelnen Feldeffekttransistor Tests zeigen, dass das Material vom n-Typ, wird der Schalter 106 Verhältnis übersteigt, während die Mobilität 8.15cm2V-1s-1, auf Licht ansprechenden Grad 206mAW-1 zeigte gute optische Eigenschaften.

Single-Wafer-Tests zeigen, magnetische, diamagnetische von SnS2, und Fe0.015Sn0.985S2 Fe0.021Sn0.979S2 ferromagnetischen und Ausstellungs Fe0.011Sn0.989S2 paramagnetisch ist. Experimentell gemessene Curie Fe0.021Sn0.979S2 Temperatur betrug 31K. erhalten werden kann, wenn die Temperatur 2K, externes Magnetfeld entlang der c-Achse senkrecht zu der c-Achsenrichtung und parallel zu der magnetischen unterschiedlich, das heißt eine starke magnetische Anisotropie. theoretische Berechnungen zeigen, dass die magnetischen Fe-SnS2 Fe-Atom und abgeleitet von antiferromagnetisch gekoppelt benachbarte S-Atome und Fe-Atome zwischen benachbarten ferromagnetischen Kopplung ist, so dass magnetische Atome Dotiermaterial eine langreichweitige ferro zu bilden. diese Studie zeigt, dass Zinnsulfid in Zukunft nano-Fe dotiert Es gibt mögliche Anwendungen in der Elektronik, Magnetismus und Optoelektronik.

Die Forschungsergebnisse veröffentlicht in Nature Communications. Forschung wurde finanziert Chinesischen Akademie der Wissenschaften ‚Hundert‘ und der National Natural Science Foundation Outstanding Youth Science Foundation, Programm Projekte.

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