层状CoPS3中磁性的压力与载流子掺杂可控调节

• 作者: 顾越 张树清 邹小龙
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 生物学
• 关键词: 数据存储设备 硫族化合物 自旋电子学 过渡金属 第一性原理计算 金属态 铁磁 电子设备
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 页码范围: 673-682
• 页数: 10页
• 分类号: Q78

摘要

最近发现的层状铁磁材料吸引了研究者的广泛兴趣,但是其有限的数量严重阻碍了进一步的发展.作为一个更大的家族,层状反铁磁材料为加深对基本磁性物理的理解和推动高性能自旋电子学的应用提供了一个出色的平台.本文中,我们选取了过渡金属磷三硫族化合物中代表性的反铁磁CoPS3材料,并通过系统的第一性原理计算证实压力或载流子掺杂可有效调控它的磁性.特别地,压力可以驱动其同构的Mott相变,这与其他过渡金属磷三硫族化合物形成了鲜明的对比.有趣的是,压力和载流子掺杂都可以实现具有100%自旋极化率的铁磁半金属态,研究人员长期寻求的这种特殊铁磁态有助于提高自旋电流的注入和检测效率.此外,Mott相变伴随着CoPS3中的瞬时自旋交叉,这样的协同自旋交叉有利于实现快速响应的可逆电子设备,如数据存储设备、光学显示器和传感器等.我们还进一步对铁磁半金属性及自旋交叉的机理进行了深入的分析.本文所预测的CoPS3材料的可调磁性、铁磁半金属性和自旋交叉,为各种功能设备的设计提供了广阔的空间.