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磁性金属原子精确可控掺杂策略 实现二维石墨烯室温铁磁性

2021-04-01 14:20 科技日报

3月29日,科技日报记者从中国科学技术大学获悉,该校国家同步辐射实验室闫文盛教授研究组与孙治湖副研究员合作,通过磁性金属原子精确可控掺杂的策略,实现了二维石墨烯的室温铁磁性。研究成果日前发表在《自然·通讯》上。

石墨烯由于高载流子迁移率、长自旋扩散长度和弱自旋轨道耦合等优良性质,被认为是下一代自旋电子学应用中极具前景的材料。如何在本征抗磁的石墨烯中诱导出稳定的室温铁磁性,是石墨烯基自旋电子学器件制备面临的首要问题之一。

科研人员基于以往二维过渡金属硫属化合物的磁性调控研究经验和DFT材料模拟设计,认为精确可控的磁性过渡金属(铁、钴、镍等)掺杂是解决这一问题的有效方案。为了克服将过渡金属原子嵌入石墨烯晶格的巨大势垒,研究组利用氮原子构造锚定位点,将钴原子牢固地束缚在石墨烯晶格中,从而提供稳定的局域磁矩,并通过钴—氮—碳之间的轨道杂化形成铁磁交换作用,最终实现石墨烯的室温铁磁性。

责任编辑:蔡健雅(QZ0020)

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