近日，物理學院安義鵬副教授(河南省教育廳學術技術帶頭人、河南省優(yōu)秀青年基金獲得者、河南省高校科技創(chuàng)新人才、博士生導師)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。

該論文設計了一系列基于MnBi2Te4單層的原型器件結構，并采用第一性原理計算揭示了它們的自旋相關的輸運性質。其pn結二極管和亞3納米的pin結場效應晶體管表現(xiàn)出較強的整流效應和自旋過濾效應，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結場效應晶體管表現(xiàn)出有趣的負微分電阻效應。門電極可以明顯地調控這些場效應晶體管的電子輸運。進一步結果表明，MnBi2Te4單層對光有較強的響應。該文揭示了MnBi2Te4單層的多功能性質，對其在下一代半導體自旋電子器件的應用提供了重要支撐。此文也是該課題組繼在Adv. Funct. Mater.上發(fā)表的關于過渡金屬硫化物側面異質結輸運性質研究工作之后的一個循序漸進工作。

圖1. MnBi2Te4單層的幾何和電子結構

圖2. MnBi2Te4單層晶體管的整流和負微分電阻效應機制示意圖

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Irvine分校Ruqian Wu教授和中國科學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基金、河南省自然科學基金、河南省高?？萍紕?chuàng)新人才基金等項目以及河南師范大學高性能計算中心的支持。

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

(物理學院 張浩興 安義鵬)