石墨烯单层中室温铁磁半导体态的实现

室温铁磁半导体在非易失性数字电路中至关重要，并且它能提供一个可利用电子电荷与自旋的理想系统。然而，寻找室温铁磁半导体至今仍只是一个从未在实践中有实现的引人注目的想法。在此我们证明，与底层 Ni(111) 衬底杂化的石墨烯单层，正是数十年来持续寻找的室温铁磁半导体。我们的自旋极化扫描隧道显微镜（STM）实验，辅以第一性原理计算，清楚地表明石墨烯与 Ni 衬底的相互作用在石墨烯中产生大带隙，并同时导致多数自旋与少数自旋能带之间的相对偏移。因此，Ni 衬底上的石墨烯片即使在中室温下也表现出具有数十 meV 能量的自旋极化带隙。这一结果使室温铁磁半导体的科学与应用成为可能，并提升了基于石墨烯的新型信息技术的希望。