二維稀磁半導體材料的自旋調控研究

《二維稀磁半導體材料的自旋調控研究》是依託吉林大學，由張明喆擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：二維稀磁半導體材料的自旋調控研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張明喆
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

二維稀磁半導體材料是一種可精確調控的低維量子體系。既有局域磁矩，又有引發局域磁矩長程量子序的載流子, 載流子能最小限度散射並高速通過。利用摻雜與外場對其電子自旋進行調控，是目前自旋電子學研究領域面臨的重要挑戰。本項目研究二維稀磁半導體材料的電子自旋調控，是利用霧化摻雜與電化學鋰離子插層和機械剝離法製備二維MoS2、SnS2和SnO稀磁半導體材料，研究二維MoS2、SnS2和SnO稀磁半導體的稀土離子摻雜種類、含量，引起的磁相變。總結出可調控的二維自旋態，揭示出新現象的物理本質，為新型量子器件的設計提供新概念、新機制和理論模型。

結題摘要

二維層狀結構稀磁半導體材料是一種可精確調控的低維量子體系。既有局域磁矩，又有引發局域磁矩長程量子序的載流子, 載流子能最小限度散射並高速通過。稀土離子因具有特殊的4f和4f5d能級以及電荷躍遷態結構，成為了相當合適的摻雜劑。它可以通過隨機取代In原子而進入晶格並引入深能級。這些能級控制著導電載體的類型和遷移率，在發光過程中用作為激活劑或抑制劑，同時又能引起樣品的磁化，兼具磁性和螢光兩種特性。此外，摻雜離子的濃度還可以影響發光和磁化的強度。利用摻雜與外場對其電子自旋進行調控，是目前自旋電子學研究領域面臨的重要挑戰。本項目研究了二維稀磁半導體材料的電子自旋調控，是利用霧化摻雜與電化學鋰離子插層和機械剝離法製備了二維MoS2、SnS2和SnO稀磁半導體材料，研究了二維MoS2、SnS2和SnO稀磁半導體的稀土離子摻雜種類、含量，引起的磁相變。總結了可調控的二維自旋態，揭示了新現象的物理本質，為新型量子器件的設計提供新概念、新機制和理論模型。建立了MoS2、SnS2和SnO基納米稀磁半導體的結構與光學、磁學關係模型，探討了其物理根源。該項目的研究為製備室溫下具有良好光電磁效應的稀磁半導體材料，以及納米器件的發展提供了關鍵材料和理論基礎。