多铁性范德瓦耳斯异质结构 FeCl$_2$/Sc$_2$CO$_2$：可非易失电切换的电子与自旋电子学性质
材料科学
2022-04-20 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
多铁性范德瓦耳斯（vdW）异质结构为新型纳米电子与自旋电子器件技术提供了一条令人振奋的途径。本文中，我们利用第一性原理密度泛函理论和量子输运模拟，研究了由铁磁性 FeCl 单层和铁电性 ScCO 单层组成的多铁性 vdW 异质结构的电子与输运性质。我们表明，通过电调制 ScCO 的铁电极化态，FeCl/ScCO 异质结构可从半导体行为可逆地切换为半金属行为。有趣的是，半金属相表现出 III 型破带隙能带排列，这有利于隧穿场效应晶体管应用。我们基于概念验证的两端纳米器件进行了量子输运模拟，以展示由该异质结构的非易失铁电切换独特实现的全电控制阀效应。这些发现揭示了 FeCl/ScCO vdW 异质结构作为构建模块用于设计下一代极致紧凑信息处理、数据存储与自旋电子器件的潜力。
引用
@article{arxiv.2203.15244,
title = {Multiferroic van der Waals heterostructure FeCl$_2$/Sc$_2$CO$_2$: Nonvolatile electrically switchable electronic and spintronic properties},
author = {Liemao Cao and Xiaohui Deng and Guanghui Zhou and Shi-Jun Liang and Chuong V. Nguyen and L. K. Ang and Yee Sin Ang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.15244},
year = {2022}
}
备注
9 pages, 5 figures, accepted for publication in Physical Review B (2022)