具有高迁移率与可调磁性的双碱金属一元硫属化物半导体

典型二维(2D)材料的发现为基础突破与器件应用提供了巨大机遇，过去十年中石墨烯、原子级薄过渡金属硫属化物以及少层黑磷的研究热潮便证明了这一点。在此，我们报道了一个新的、庞大的半导体双碱金属一元硫属化物(DMMCs)家族，其具有本征的 A$_{2}$X 单层结构，其中两个碱金属子单层形成六方密堆积并夹住三角形的硫属原子平面。这种独特的晶格结构带来了非凡的物理性质，例如良好的动力学与热稳定性、可见光至近红外光能隙、高电子迁移率(例如 K$_{2}$O 中为 $1.87\times10^{4}$ cm$^{2}$V$^{-1}$S$^{-1}$)。最引人注目的是，DMMC 单层(MLs)在价带(VB)边附近具有扩展的范霍夫奇点，可通过约 $\sim1.0\times10^{13}$ cm$^{-2}$ 的适度空穴掺杂轻易达到。一旦达到临界点，当顶价带因强交换相互作用而完全自旋极化时，DMMC 单层会发生自发铁磁转变。DMMC 单层中这种栅极可调的磁性有望在自旋电子学、电子学与光电子学中探索新型器件概念。