铁电控制具有室温居里温度的双极磁半导体
材料科学
2025-06-12 v1 计算物理
摘要
开发室温可调谐磁半导体对于低功耗、高性能信息技术的进步至关重要。利用密度泛函理论计算，我们提出了一系列临界温度高于室温的二维磁半导体，包括三种铁磁性和两种反铁磁性半导体。其稳定性通过声子谱、分子动力学模拟和形成能计算得到确认。特别地，我们展示了一种铁磁性双极磁半导体（BMS）Cr2NiSe4，它通过 Ni 插入双层 CrSe2 形成，具有 0.40 eV 的带隙和 352 K 的居里温度。Cr2NiSe4 中的非易失性载流子自旋极化控制是通过切换 Al2Se3 基板的铁电极化实现的。切换单层 Al2Se3 的铁电状态会诱导 BMS 到半金属的转变。反转双层 Al2Se3 的极化可得到具有完全相反载流子自旋极化的半金属态 Cr2NiSe4。此外，我们提出了一种多铁性非易失性存储器设计：写操作由双层 Al2Se3 的铁电极化状态控制，而读操作依赖于检测 Cr2NiSe4 中不同的载流子自旋极化。我们的工作报道了一种居里温度高于室温的二维 BMS，并展示了其非易失性电控制的可行策略。
引用
@article{arxiv.2506.09412,
title = {Ferroelectric control of bipolar magnetic semiconductor with room Curie temperature},
author = {Jia-Wen Li and Gang Su and Bo Gu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.09412},
year = {2025}
}