پیاده سازی نیمه هادی های مغناطیسی دو بعدی دوقطبی با قطبش اسپین کنترل شده الکتریکی
نیمه هادی های مغناطیسی دو بعدی (2 بعدی) که نیمه هادی، فرومغناطیس و ابعاد کم را یکپارچه می کنند، به عنوان سنگ بنای دستگاه های نانو اسپینترون با سرعت بالا عمل می کنند. با این حال، کاربردهای عملی نیمه هادی های مغناطیسی دو بعدی امروزی با دو مشکل کلیدی مواجه است: دمای نسبتاً پایین مغناطیسی کوری در مقایسه با دمای اتاق و فقدان یک روش ساده و کارآمد برای کنترل جهت قطبش اسپین حامل. بنابراین، مطالعه نیمه هادی های مغناطیسی دو بعدی با آرایش مغناطیسی در دمای اتاق و قطبش اسپین کنترل شده بسیار مطلوب است.
از یک سو، به منظور افزایش دمای مغناطیسی کوری به دمای اتاق، تیم تحقیقاتی پروفسور جین لونگ یانگ قبلاً پیشنهاد کرده بود که نوعی برهمکنش تبادل مستقیم فرومغناطیسی dp قوی بین کاتیون‌های فلزات واسطه و آنیون‌های رادیکال پیوند دهنده آلی مغناطیسی را معرفی کند. (تصویر سمت چپ زیر را ببینید) در توری های آلی فلزی دوبعدی مستطیلی مانند کروم (پنجی)2 و کروم (DPP)2. با این حال، تا کنون، اجرای آزمایشی آنها هنوز یک سوال باز باقی مانده است. علاوه بر این، قطبش اسپین را کنترل نمی کند.
از سوی دیگر، به منظور کنترل مستقیم قطبش اسپین حامل به سادگی توسط کرکره الکتریکی، تیم تحقیقاتی پروفسور جین لونگ یانگ قبلاً کلاس جدیدی از مواد اسپینترون به نام نیمه هادی های مغناطیسی دوقطبی (BMS) را پیشنهاد کرده بود که می تواند جریان های قطبی شده اسپینی کامل را ارائه کند. با جهت قطبش اسپین برگشت پذیر با تغییر قطبیت ولتاژ اعمال شده. شایان ذکر است که امیدوارکننده ترین ماده 2 بعدی با عملکرد BMS، MnPSe 2 بعدی ما است.3 نانولایه‌ها، جایی که جهت قطبش اسپین برای الکترون‌ها و حفره‌ها مخالف است و می‌توان با اعمال قفل ولتاژ خارجی کنترل کرد. با این حال، حالت مغناطیسی زمین MnPSe 2 بعدی3 ضد فرومغناطیسی است و برای تبدیل شدن به BMS فرومغناطیسی باید دوپینگ شود. علاوه بر این، دمای مغناطیسی کوری در حین دوپینگ کم است (تا 206 کلوین) که عملی نیست.
در اینجا، تیم تحقیقاتی پروفسور جین لونگ یانگ با استفاده از طرح مبادله مستقیم فرومغناطیسی dp اخیراً پیشنهادی ما و مفهوم نیمه هادی های مغناطیسی دوقطبی (BMS)، گام مهمی به جلو برداشته و مواد BMS ذاتی دو بعدی را با آرایش فرومغناطیسی در دمای اتاق و کنترل الکتریکی پیاده سازی کرده است. قطبش چرخشی با لایه برداری از لی کریستال لایه ای آلی فلزی سنتز شده اخیر0.7[Cr(pyz)2]کلاس0.7· 0.25 (THF) (pyz = پیرازین، THF = تتراهیدروفوران). امکان لایه برداری با انرژی نسبتاً کم لایه برداری 0.27 ژول بر متر تأیید می شود.2، حتی کوچکتر از گرافیت. در کروم لایه برداری شده (pyz)2 تک لایه، هر حلقه پیرازین یک الکترون را از اتم کروم می گیرد تا به آنیون رادیکال تبدیل شود، سپس یک برهمکنش مغناطیسی تبادل مستقیم dp قوی بین کاتیون های کروم و رادیکال های پیرازین رخ می دهد که منجر به فرومغناطیس در دمای اتاق با دمای کوری 342 کلوین می شود (زیر را ببینید. ، تصویر مرکزی). علاوه بر این Cr (pyz)2 مشخص شده است که تک لایه یک نیمه هادی مغناطیسی دوقطبی ذاتی است، که در آن دوپینگ الکتریکی می تواند رسانایی نیمه فلزی را با جهت کنترل شده قطبش اسپین القا کند (تصویر سمت راست زیر را ببینید).
اهمیت نیمه هادی مغناطیسی دوقطبی طراحی شده (BMS)، یعنی. Cr (pyz)2 ورق تک لایه به صورت زیر خلاصه می شود:
- افزایش دمای مغناطیسی کوری یک نیمه هادی مغناطیسی دوقطبی (BMS) تا دمای اتاق.
- دستیابی به کنترل مستقیم قطبش اسپین حامل به سادگی با دریچه الکتریکی.
- آماده سازی آسان با لایه برداری مکانیکی.
این نوع نیمه هادی فرومغناطیسی آلی فلزی نه تنها فرصت جدیدی برای دستیابی به بالا فراهم می کندتیدرجه سانتیگراد نیمه هادی های مغناطیسی دو بعدی، اما پتانسیل زیادی در طراحی دستگاه های نانو اسپینترون کنترل شده الکتریکی دارد.
نقل قول: نیمه هادی های مغناطیسی دوبعدی دوبعدی با قطبش اسپین کنترل شده الکتریکی (2021، 3 دسامبر)، استخراج شده در 3 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-two-dimensional-bipolar-magnetic -semiconductors -الکتریکی html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]