主讲人：顾波 副教授（中国科学院大学）

题目：高温铁磁半导体理论研究

时间：2024年7月1日（周一）下午15：00

地点：理工楼1226会议室

邀请人：赵继泽

报告摘要：

由铁磁体和半导体结合在一起的磁性半导体是新一代半导体器件的基础材料之一。制造室温铁磁半导体是磁性半导体的主要挑战之一。2017年，实验成功制备了二维范德华磁性半导体，但引起关注的CrI3和Cr2Ge2Te6的居里温度Tc远低于室温。

我们理论预测了几种增加磁性半导体中Tc的方法，例如在Cr2Ge2Se6中施加应变[1]，构建半导体异质结构Cr2Ge2Te6/PtSe2[2]，以及在单层MnBi2Te4中施加电场[3]。最近，实验研究观察到高应变下具有弯曲皱纹的二维铁磁半导体Cr2Ge2Te6具有室温铁磁性，我们理论计算表明在二维Cr2Ge2Te6中可以通过强应变获得室温Tc[4]。基于近期实验报道的单层铁磁金属Cr3Te6（Tc = 344K），我们预测了Tc = 210K的二维铁磁半导体Cr3O6和Mn3O6，表明通过元素置换可以从高Tc铁磁金属中获得高Tc铁磁半导体[5]。我们还预测了在反铁磁体中通过自旋依赖掺杂可以得到高温亚铁磁磁半导体[6]，在单层铁磁金属MnSe2中通过金属-半导体转变可以得到室温铁磁半导体[7]，以及在稀磁性半导体（B，Mn）X（X =N，P，As，Sb）中的高居里温度[8]。

此外，我们利用理论模型解析计算得到了一个简约公式，可以描述铁磁体中电子关联作用增强轨道磁矩和有效自旋轨道耦合参数，公式形式与铁磁金属中自旋磁矩的Stoner增强因子形式类似[9]。

关键词：铁磁半导体、居里温度

References：

[1] X. J. Dong, J. Y. You, B. Gu, and G. Su, Phys. Rev. Appl. 12, 014020 (2019).

[2] X. J. Dong, J. Y. You, Z. Zhang, B. Gu, and G. Su, Phys. Rev. B 102, 144443 (2020).

[3] J. Y. You, X. J. Dong, B. Gu, and G. Su, Phys. Rev. B 103, 104403 (2021).

[4] A. O’Neill, S. Rahman, Z. Zhang, P. Schoenherr, T. Yildirim, B. Gu, G. Su, Y. Lu, and J. Seidel, ACS Nano 17, 735 (2023).

[5] J. W. Li, Z. Zhang, J. Y. You, B. Gu, and G. Su, Phys. Rev. B 107, 224411 (2023).

[6] J. W. Li, G. Su, and B. Gu, arXiv:2310.09061.

[7] J. W. Li, G. Su, and B. Gu, Phys. Rev. B 109, 134436 (2024).

[8] X. Li, J. W. Li, J. Y. You, G. Su, and B. Gu, arXiv:2311.11283.

[9] Z. Liu, J. Y. You, B. Gu, S. Maekawa, and G. Su, Phys. Rev. B 107, 104407 (2023).

个人简介：

顾波，中国科学院大学长聘副教授、博士生导师、国家海外高层次人才引进计划青年项目入选者。2000年武汉大学学士，2003北京大学硕士，2007年中国科学院研究生院博士。2007-2010年日本东北大学金属材料研究所博士后，2010-2018年日本原子能研究机构博士后、研究员、副主任研究员。目前主要从事磁性半导体的理论研究，发表SCI论文60余篇。主持国家重点研发计划项目的课题、中国科学院稳定支持基础研究青年团队项目的课题，国家自然科学基金面上项目、国家海外高层次人才引进计划青年项目。获中国科学院大学唐立新优秀学者奖（2020）、日本原子能研究机构理事长奖（2011）、日本原子能研究机构先端基础研究中心主任奖（2010）。