深圳大学物理与光电工程学院田晓庆副教授在Nature Index期刊《Advanced Functional Materials》上发表了题为“Unusual Electronic and Magnetic Properties of Spin-Sandwich Cr2SexI6-x”的研究成果。
二维铁磁半导体CrI3是当前凝聚态物理领域的研究热点，但是其居里温度低于液氮温度，这将限制其在自旋电子学领域的应用。本研究创新性地提出对CrI3进行Se掺杂，系统探究了电子结构与磁性调控机制。通过Se元素取代I位点的掺杂策略，研究团队发现：1）Se掺杂不仅引入了空穴载流子，同时产生晶格应力效应，可显著调控材料物理性质；2）磁性Se杂质呈现与Cr原子反平行的磁矩排列，并在带隙中形成浅能级杂质带，导致带隙窄化效应；3）该掺杂体系使Cr原子间磁交换作用显著增强，居里温度最高可提升至250 K，同时保持显著的面外磁各向异性。研究进一步揭示，通过精确调控Se掺杂浓度，可实现磁化强度、磁交换作用和带隙的连续可调。值得注意的是，该体系还表现出独特的电子极化特性。
图1.净自旋的实空间分布
构建了材料之王石墨烯与Janus型的二维铁磁半导体Cr2Se3I3的范德华异质结，并发现了构型依赖的强磁电耦合效应。其磁化强度和磁晶各向异性能均可以被外加垂直电场显著调控。
图2.石墨烯/Cr2Se3I3范德华异质结
田晓庆副教授为论文第一作者，深圳大学为第一单位和通讯单位，合作单位包括北京大学和莱斯大学等国内外多所著名大学。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202503185
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