我國科學(xué)家在二維材料磁電耦合理論研究方面取得新進展

南京理工大學(xué)闞二軍教授課題組在二維材料磁電耦合理論研究方面，揭示了二維范德瓦爾斯體系中室溫下鐵電序?qū)Υ判虻恼{(diào)控機制，相關(guān)研究成果以Toward Room-Temperature Electrical Control of Magnetic Order in Multiferroic van der Waals Materials為題發(fā)表在《納米快報》（Nano Letters）上。

該課題組還與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾華凌教授課題組、北京大學(xué)戴倫教授課題組合作，在室溫二維鐵電半導(dǎo)體研究方面取得新突破，相關(guān)研究成果以Room-temperature ferroelectricity in 1T'-ReS2 multilayers為題發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。

隨著微納集成技術(shù)的飛速發(fā)展，鐵電元件微型化、集成化、多功能化成為發(fā)展趨勢，納米尺度下鐵電性能的研究一直是新型功能材料的關(guān)注熱點。但隨著研究的推進，在進一步減薄材料的過程中又出現(xiàn)了新的界面效應(yīng)和尺寸問題。如何在二維或更低維度材料中整合鐵電性、鐵磁性以及磁電耦合性質(zhì)，繼而發(fā)展出多穩(wěn)態(tài)、多功能的納米電子設(shè)備，已成為研究者追求的目標之一。

闞二軍課題組及其合作者揭示了范德瓦爾斯二維磁電體系中室溫電控磁序相變機制。研究結(jié)果表明，這類二維磁電多鐵體系中存在明顯的自旋-電荷相互作用，鐵電極化方向翻轉(zhuǎn)會導(dǎo)致自旋的空間分布發(fā)生變化，從而顯著影響層間磁耦合，導(dǎo)致鐵磁-反鐵磁序相變，實現(xiàn)室溫電控磁序相變。

此外，闞二軍課題組及其合作者還通過理論與試驗結(jié)合，成功觀測到具有半導(dǎo)體性質(zhì)的兩層及少層1T'相二硫化錸的室溫鐵電極化。研究數(shù)據(jù)表明，雙層二硫化錸的居里溫度約為405 K，高于室溫，且存在垂直極化方向的鐵電性質(zhì)。