单层及少层磁性半导体 CrPS4 的结构与光学性质

原子级薄二元二维（2D）半导体因其组成、结构与厚度的不同展现出多样的物理性质。通过在这些材料中加入另一元素形成三元二维材料，其性质与结构将大幅改变并可探索显著扩展的应用。本工作中，我们报道了原子级薄硫代磷酸铬（CrPS4）——一种三元反铁磁半导体——的结构与光学性质。其结构细节由 X 射线与电子衍射揭示。透射电子显微镜显示优先解理边缘平行于对角 Cr 原子行，从而易于确定其晶体学取向。强面内光学各向异性诱导的双折射也得以使用偏振显微镜高效判定晶体学取向。晶格振动首次由拉曼光谱探测，并表现出对剥离至单层的晶体厚度的显著依赖。由反射对比确定的光学吸收由局域于 Cr3+ 离子的 d-d 型跃迁主导，这也导致了 1.31 eV 处的主要光致发光峰。吸收与发射光谱中的谱特征表现出明显的厚度依赖，并暗示单层 CrPS4 具有高光化学活性。当前的结构与光学研究将为这一新型磁性半导体的未来研究与应用提供坚实基础。