近日,，物理學(xué)院安義鵬副教授(河南省教育廳學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人,、河南省優(yōu)秀青年基金獲得者,、河南省高?？萍紕?chuàng)新人才,、博士生導(dǎo)師)課題組在Nature合作期刊《npj Computational Materials》上發(fā)表了題為“Nanodevices engineering and spin transport propertiesof MnBi2Te4 monolayer”的研究論文,。

該論文設(shè)計(jì)了一系列基于MnBi2Te4單層的原型器件結(jié)構(gòu),，并采用第一性原理計(jì)算揭示了它們的自旋相關(guān)的輸運(yùn)性質(zhì),。其pn結(jié)二極管和亞3納米的pin結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管表現(xiàn)出較強(qiáng)的整流效應(yīng)和自旋過濾效應(yīng)，其理想因子甚至在較高溫度下保持接近于1,。此外,，其pip和nin結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管表現(xiàn)出有趣的負(fù)微分電阻效應(yīng)。門電極可以明顯地調(diào)控這些場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電子輸運(yùn),。進(jìn)一步結(jié)果表明,，MnBi2Te4單層對(duì)光有較強(qiáng)的響應(yīng)。該文揭示了MnBi2Te4單層的多功能性質(zhì),，對(duì)其在下一代半導(dǎo)體自旋電子器件的應(yīng)用提供了重要支撐,。此文也是該課題組繼在Adv. Funct. Mater.上發(fā)表的關(guān)于過渡金屬硫化物側(cè)面異質(zhì)結(jié)輸運(yùn)性質(zhì)研究工作之后的一個(gè)循序漸進(jìn)工作。

圖1. MnBi2Te4單層的幾何和電子結(jié)構(gòu)

圖2. MnBi2Te4單層晶體管的整流和負(fù)微分電阻效應(yīng)機(jī)制示意圖

安義鵬副教授為該論文第一作者和通訊作者,，美國(guó)加州大學(xué)Irvine分校Ruqian Wu教授和中國(guó)科學(xué)院物理研究所劉伍明研究員為共同通訊作者,。此項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、河南省自然科學(xué)基金,、河南省高?？萍紕?chuàng)新人才基金等項(xiàng)目以及河南師范大學(xué)高性能計(jì)算中心的支持。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41524-021-00513-9

另附Adv. Funct. Mater. 文章鏈接： https://doi.org/10.1002/adfm.202002939

(物理學(xué)院 張浩興 安義鵬)