《稀磁半導體低維結構的自旋調控及器件套用》是依託南京大學，由王學鋒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：稀磁半導體低維結構的自旋調控及器件套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王學鋒
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
申請人已在青年科學基金項目支持的稀磁半導體(DMS)及相關領域開展了系統工作，取得了若干有創新性的研究成果。兩年多來發表論文8篇，包括JACS、Small、OE、JPD各一篇和APL兩篇，論文已他引22次。主要發展了ZnO DMS的微結構電子譜像檢測技術，首先將二次電子誘發的電子能量損失特徵套用於單個DMS納米顆粒的電子結構精細研究，實現了納米空間分辨和近光學能量分辨的摻雜劑能級觀察；並結合第一性原理計算，直接從電子結構角度提出了能帶耦合的室溫磁性機制。.本項目將繼續沿著青年科學基金項目的初步結果，發展製備高質量(Zn,Co)O一維納米結構的可控化學生長和二維薄膜結構的雷射分子束外延生長技術，通過外場調控，研究自旋輸運、電荷轉移、自旋軌道耦合及退相干等方面的量子物理特性，同時發展相關原型器件的製備工藝和技術，深入開展(Zn,Co)O低維結構的自旋調控及潛在的自旋電子學器件套用的實驗研究。
結題摘要
我們在本項目所支持的稀磁半導體低維結構及相關領域開展了系統工作，完成了預定的研究任務，取得了若干有創新性的研究成果。四年來發表論文17篇，其中第一作者或通訊作者論文13篇，包括發表在Adv. Mater.、Adv. Electron. Mater.、IEEE Electron Dev. Lett.、Appl. Phys. Lett.、Sci. Rep.、J. Phys. Chem. C等國際一流期刊上的論文，併合作編寫專著《量子物理》教材一部，申請國家發明專利2項，獨立建設一套雷射分子束外延單晶薄膜生長系統。我們主要實現了高質量的氧化物和拓撲絕緣體的稀磁半導體低維納米結構（含一維納米線、二維薄膜等）的生長，主要材料類型有Co摻雜(La,Sr)TiO3納米晶、Sm摻雜Bi2Se3拓撲絕緣體單晶及納米薄膜、Fe摻雜In2O3和Nd摻雜In2O3納米線、Fe摻雜Bi2Se3納米線及塊體單晶和Co摻雜ZnO納米線等，利用微加工技術和低溫輸運測量實現了基於本徵拓撲絕緣體BiSbTeSe2自旋閥器件的自旋極化電流調控。同時深入理解了上述幾類稀磁半導體材料中磁性起源特徵和相關耦合機制，揭示了其自旋器件的潛在套用。除此之外，還研究了ZnO、(La,Sr)MnO3、LaMnO3、LaAlO3、Fe3O4和YIG等自旋氧化物薄膜的外延生長，研究了石墨烯表面綴飾納米粒子後的奇異量子輸運行為，並深入研究了新型拓撲狄拉克半金屬量子材料（如ZrSiS和Cd2As3）的磁輸運性質。該項目所獲得的這些成果預示了稀磁半導體、磁性拓撲絕緣體、拓撲半金屬等量子材料在低耗散新型自旋電子器件中的潛在套用。
