预测为室温铁磁半导体的缺陷石墨烯相

基于杂化交换密度泛函理论的理论计算表明，在石墨烯中，周期性排列的缺陷在出乎意料大的缺陷间距下即可产生室温铁磁基态。这一点通过由碳空位构成的缺陷得到了证实，其中两个悬键被 H 原子饱和。对磁耦合机制的分析表明，其源于 $\pi$ 电子系统相对于长程自旋极化的不稳定性，该极化的特征是相邻碳原子间的自旋方向交替。$\pi$ 键的破坏在费米边处打开了半导体带隙。能隙的大小和磁耦合强度是缺陷间距的强函数，因此可以通过改变缺陷浓度来控制。半导体能隙的位置和电子有效质量具有强烈的自旋依赖性，预计这将导致该系统输运性质上的自旋不对称性。因此，缺陷石墨烯片是一种极具前景的材料，其内置机制可用于定制未来自旋电子器件的性质。