Progresso no Doping magnético de semicondutores bidimensionais em semicondutores

Nos últimos anos, os materiais van der Waals bidimensionais, como o grafeno, o dissulfureto de molibdênio e similares, foram amplamente estudados devido à sua estrutura única, propriedades físicas e propriedades fotoelétricas. No campo dos materiais bidimensionais, os materiais magnéticos bidimensionais possuem imagens físicas mais ricas E tem importantes aplicações potenciais no futuro spintronics, cada vez mais pessoas estão preocupadas. O dano é um meio importante para realizar uma banda bidimensional de energia de semicondutores, se materiais semicondutores bidimensionais dopados com átomos magnéticos, Esses materiais podem ter propriedades magnéticas, mantendo as propriedades optoeletrônicas de semicondutores originais. Recentemente, a equipe de pesquisa liderada por Wei Zhongming e Li Jingbo, supervisores do Instituto de Semicondutores para Semicondutores da Academia Chinesa de Ciências, -SnS2) cristais fizeram novos progressos na pesquisa de luz, eletricidade e magnetismo.

O sulfeto de lata (SnS2) é um material bidimensional de van der Waals com excelentes propriedades fotoelétricas e é um dos materiais semicondutores bidimensionais com o tempo de resposta fotoelétrico mais rápido relatado até agora. Este material é não tóxico, amigo do ambiente, rico em conteúdo e fácil de preparar. O time de pesquisa obteve monocristais de Fe-SnS2 de alta qualidade com diferentes concentrações de dopagem acumulando as condições de crescimento pelo método convencional de transporte de vapor químico e, em seguida, obteve nanosheets Fe-SnS2 bidimensionais por meio de método de remoção mecânica. Microscopia eletrônica de transmissão de pesquisa STEM) mostram que os átomos de Fe estão doping na posição dos átomos de Sn e distribuídos uniformemente. De acordo com a regulação das condições de crescimento, combinado com a análise de espectroscopia de fotoelétrons de raio X (XPS), uma série de diferentes cristais de ferro dopados As concentrações diversas foram de 2,1%, 1,5% e 1,1%, respectivamente. O teste de transistor de efeito de campo da monocamada Fe0.021Sn0.979S2 mostrou que o material era de n-tipo, a relação de comutação era superior a 106 e a mobilidade era de 8,15cm2V-1s-1. Grau de 206mAW-1, mostra boas propriedades optoeletrônicas.

O teste magnético de um único chip mostrou que o SnS2 é diamagnetismo, Fe0.021Sn0.979S2 e Fe0.015Sn0.985S2 possuem ferromagnetismo, enquanto o Fe0.011Sn0.989S2 mostra o paramagnetismo. O experimento mediu Fe0.021Sn0.979S2 Curie A temperatura é de 31 K. Quando a temperatura é de 2K, o campo magnético pode obter propriedades magnéticas diferentes ao longo do eixo c vertical e do eixo paralelo c, ou seja, anisotropia magnética forte. Os cálculos teóricos mostram que as propriedades magnéticas de Fe-SnS2 são derivadas de átomos de Fe e O acoplamento antiferromagnético de átomos de S adjacentes e os átomos de Fe vizinhos são acoplados de forma ferromagnética, formando assim um ferromagnetismo de longo alcance em um material de doping de átomos magnéticos. Este estudo mostra que SnS dopado de ferro no futuro de nano Existem aplicações potenciais em eletrônicos, magnetismo e optoeletrônicos.

Os resultados de pesquisa relevantes publicados no trabalho de pesquisa da Nature Communications pelo Programa de Cem Talentos da Academia Chinesa de Ciências e da Fundação Nacional de Ciências Naturais do destacado fundo de ciência juvenil da China, a superfície do financiamento do projeto.

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