近日,，我院博士生導(dǎo)師,、副教授安義鵬課題組在Nature旗下國際頂尖期刊《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算揭示了它們的自旋相關(guān)的輸運性質(zhì),。其pn結(jié)二極管和亞3納米的pin結(jié)場效應(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)控這些場效應(yīng)晶體管的電子輸運,。進(jìn)一步結(jié)果表明,，MnBi₂Te₄單層對光有較強(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)輸運性質(zhì)研究工作之后的一個循序漸進(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,，美國加州大學(xué)Irvine分校Ruqian Wu教授和中國科學(xué)院物理研究所劉伍明研究員為共同通訊作者。此項研究得到了國家自然科學(xué)基金,、河南省自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金和面上項目,、河南省高校科技創(chuàng)新人才基金等項目支持,。

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

(物理學(xué)院 張浩興 安義鵬)