Ca$_{2}$N 电子化合物上的自旋极化近自由电子通道

二维材料结合表面近自由电子（NFE）的存在，被认为是开发二维电子器件极具潜力的平台。进一步引入外来元素为调控二维材料的电子和磁性质增添了新的自由度。本文对氢（H/Ca$_{2}$N/H）和氟（F/Ca$_{2}$N/F）原子完全（即双侧）吸附的Ca$_{2}$N电子化合物进行了第一性原理研究。在这些体系中，NFE态被抑制，随后在氢化或氟化钙层插层的氮原子上出现了局域的净磁矩。在此基础上，我们提出了将H/Ca$_{2}$N/H或F/Ca$_{2}$N/F区域与原始Ca$_{2}$N电子化合物结合的横向异质结构[(Ca$_{2}$N)(X/Ca$_{2}$N/X)，其中X=H或F]。我们发现，氢化或氟化区域的磁矩促进了自旋极化的NFE态的出现，这些态被限制在原始（Ca$_{2}$N）条带中。进一步的电子输运计算表明，(X/Ca$_{2}$N/X)区域充当了自旋依赖的散射中心，即自旋过滤器。我们相信这些发现为基于二维电子化合物的自旋电子学器件的发展做出了重要贡献。