钒掺杂二硒化钨半导体单层中的光控室温铁磁性
材料科学
2020-07-06 v1
摘要
原子级厚度的过渡金属二硫族化物（TMD）半导体在现代光电器件和量子计算应用中具有巨大潜力。通过引入少量磁性掺杂剂在这些半导体中诱导长程铁磁性（FM），可以扩展其在新兴自旋电子学应用中的潜力。在此，我们展示了在 V 掺杂 WS2（V-WS2）单层中，由光介导的室温（RT）铁磁性。我们利用磁 LC 共振原理探测了这一效应，该原理采用了一个在射频（RF）范围内接近其共振频率驱动的软铁磁钴基微线线圈。LC 共振与非凡的巨磁阻抗效应相结合，使得该线圈对其磁芯内的磁通量变化高度敏感。然后，我们将 V-WS2 单层置于线圈的磁芯处，用激光激发它，同时测量其磁导率的变化。值得注意的是，我们发现该单层的磁导率取决于激光强度，从而证实了在这种二维（2D）材料中实现了对室温磁性的光控。在密度泛函计算的指导下，我们将这一现象归因于导带和价带中存在过剩的空穴，以及被捕获在磁性掺杂态中的载流子，这些载流子反过来介导了 V-WS2 单层的磁化。这些发现为在能够在室温下运行的低功耗二维自旋电子学器件中利用光控铁磁性提供了一条独特的途径。
引用
@article{arxiv.2007.01505,
title = {Light-controlled room temperature ferromagnetism in vanadium-doped tungsten diselenide semiconducting monolayers},
author = {Valery Ortiz Jimenez and Yen Thi Hai Pham and Mingzu Liu and Fu Zhang and Vijaysankar Kalappattil and Baleeswaraiah Muchharla and Tatiana Eggers and Dinh Loc Duong and Mauricio Terrones and Manh-Huong Phan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.01505},
year = {2020}
}