【材料】第一性原理預(yù)測二維室溫三鐵耦合
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發(fā)表于
納米材料中的鐵磁性、鐵彈性和鐵電性之間的耦合為下一代高密度低功耗的多態(tài)信息存儲器件提供了理想的材料平臺。然而，室溫三鐵耦合還未曾在二維體系中被報道過。近日，
昆士蘭科技大學(xué)
的
唐程
、
杜愛軍
團(tuán)隊提出
電子不對稱設(shè)計策略在二維過渡金屬氧族化物晶格中設(shè)計了室溫三鐵耦合。
高效、低功耗的存儲和計算過程是這個信息爆炸時代對未來電子芯片設(shè)計的基本需求。為了提高信息密度和器件尺寸，二維多鐵材料中多重信號響應(yīng)特性成為了研究熱點，尤其是其中存在的強(qiáng)磁電耦合。然而，由于傳統(tǒng)的鐵電性與鐵磁性相斥的d電子與長程鐵性耦合的低維抑制使得二維多鐵材料在自然界中非常少。目前，盡管可以通過自旋晶格和自旋軌道相互作用實現(xiàn)兩類二維鐵磁性和鐵電性的耦合，但是這種鐵磁、鐵電和鐵彈性的三鐵耦合仍然極其罕見，且還沒有可以在室溫中保持其鐵性耦合的。顯而易見的是，如果可以實現(xiàn)二維室溫三鐵耦合，其將展現(xiàn)出有趣的物理現(xiàn)象，并有望用于新型自旋電子器件的設(shè)計。
昆士蘭科技大學(xué)團(tuán)隊通過第一性原理計算方法，設(shè)計出了一系列1T? 相二維雙過渡金屬原子氧族化物，并研究了其室溫鐵電、鐵磁和鐵彈性之間的強(qiáng)耦合。一般來說，1T? 相與1T和2H相相比，并非二維過渡金屬氧族化物的基相。雖然1T?相（如WT
e
2
圖1. （a）電子不對稱在二維四面體晶格中引起電極化示意圖。（b）雙過渡金屬氧族化物中1T到1T?相轉(zhuǎn)變。
以1T?-CrCo
S
4 S
4 S
4
圖2. 1T?相CrCo
S
4 單層的（a）自旋電子密度分布,（b）能帶結(jié)構(gòu),（c）金屬離子最外層電子軌道排布,（d）亞鐵磁居里溫度,（e）鐵電轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測。
這一成果近期發(fā)表在
Journal of the American Chemical Society 唐程
。
原文（掃描或長按二維碼，識別后直達(dá)原文頁面）： Enabling Room-Temperature Triferroic Coupling in Dual Transition-Metal Dichalcogenide Monolayers Via Electronic Asymmetry Cheng Tang*, Lei Zhang, Stefano Sanvito, and Aijun Du*
J. Am. Chem. Soc
.,
2023
,
145
, 2485–2491, DOI: 10.1021/jacs.2c11862
唐程，昆士蘭科技大學(xué)博士后研究員。2017年碩士畢業(yè)于山東大學(xué)晶體材料研究所，隨后加入昆士蘭科技大學(xué)杜愛軍教授課題組攻讀博士學(xué)位，2021年取得博士學(xué)位后繼續(xù)從事博士后研究工作。主要研究領(lǐng)域是第一性原理探究新型二維自旋電子材料及功能材料。目前，在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表SCI論文60余篇，其中以第一/通訊作者在
JACS, Nano Energy, Adv. Funct. Mater.
和
Nanoscale Horiz.
等期刊上發(fā)表論文17篇。曾獲得2017年碩士研究生國家獎學(xué)金以及2022年國家優(yōu)秀自費留學(xué)生獎學(xué)金。
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