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用于自旋电子学应用的空穴掺杂二维硒化铟

DOI：10.1021/acsanm.8b01476 期刊：ACS Applied Nano Materials 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 基于密度泛函理论的第一性原理计算，我们研究了空穴掺杂二维硒化铟（InSe）的磁性和电子特性。模拟结果表明，尽管本征二维InSe是非磁性的，但在较宽的空穴浓度范围内会出现稳定的铁磁相。值得注意的是，空穴掺杂不仅诱导出自发磁化，还产生了半金属性——这种具有一个导电自旋通道和一个绝缘自旋通道的空穴掺杂InSe材料，对下一代自旋电子纳米器件极具应用前景。我们还探究了通过本征缺陷和外来缺陷诱导空穴掺杂及后续铁磁有序的可能性，发现铟空位会在价带附近产生自旋极化态并导致p型导电行为；与铟空位类似，第五主族原子替代硒原子同样会产生p型行为，可能稳定二维InSe中的铁磁有序。
作者： Konstantina Iordanidou，Michel J.C. Houssa，Joseph Kioseoglou，Valeri V Afanas’ev，Andre Stesmans，Clas Persson
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究空穴掺杂二维InSe的磁性和电子特性，以及通过本征缺陷和外在缺陷诱导空穴掺杂并产生后续铁磁有序的可能性。

研究成果

我们的模拟表明，虽然二维硒化铟（InSe）本质上是非磁性的，但在空穴密度为0.5×1013/cm2 < n < 1.9×101?/cm2范围内会出现稳定的铁磁相。有趣的是，空穴掺杂不仅诱导自发磁化，还产生半金属性——这种具有一个导电自旋通道和一个绝缘自旋通道的空穴掺杂InSe，对下一代自旋电子学纳米器件极具应用前景。我们还研究了通过本征缺陷实现空穴掺杂的可能性，发现铟空位会在价带附近产生自旋极化态并导致p型行为；与铟空位类似，第五主族原子替代硒原子也会在价带附近形成自旋极化态，从而可能稳定二维InSe的铁磁序。

研究不足

该研究基于计算模拟，可能无法完全反映所有实验条件和行为。空穴掺杂InSe在自旋电子学应用中的实际实现仍需进一步的实验验证。

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