室温下氧化钼纳米片增强自旋电子器件的室温磁性

导读使用电子自旋来处理数据的自旋电子器件正出现在半导体应用的前沿。韩国科学家保持领先地位,最近开发了一种新型纳米材料,即使在室温下也能

使用电子自旋来处理数据的自旋电子器件正出现在半导体应用的前沿。韩国科学家保持领先地位,最近开发了一种新型纳米材料,即使在室温下也能显示出均匀的铁磁性。预计这种材料将适用于未来的下一代电子器件。

智能器件数量的增加导致人们对高功能纳米材料研究的兴趣增加。利用电子自旋特性处理电子数据的自旋电子器件已经成为这一领域的主要参与者。韩国东郭大学的Sejoon Lee教授指出:“例如,超高速逻辑和存储电路、低功耗的小型和轻型电子模块以及量子计算系统可能是自旋电子学的未来应用。”

近年来,2D和2D准材料,如-氧化钼( -MoO 3),由于其独特的物理、化学、机械和结构特性,已经被研究并集中用于自旋电子器件。- MoO 3特别有吸引力,因为它的结构包括堆叠的2D层。这种结构使得它非常适合于引入磁性,并且可以比传统的3D块体材料更有效地用于许多器件中。

为了产生- MoO 3纳米片磁性,以李教授为首的韩国东郭大学科学家将碲原子掺杂到其晶格中,破坏了其结构并释放出电子。当电子绕着原子核旋转时,它们也绕着轴旋转。这种自旋产生称为自旋磁矩的磁性。几个重叠电子的自旋在一起使纳米材料具有磁性。然而,为了使电子的自旋产生磁矩,电子必须不成对。因此,- MoO 3晶格中释放的电子给材料增加了磁性。通过多层堆叠的晶格,即使在室温下也能感受到磁性。这项令人兴奋的新研究发表在美国化学学会杂志《ACS Nano》上。

科学家利用扫描电子显微镜对掺碲- MoO 3纳米片进行成像,发现表面光滑,磁性均匀分布在材料上。这与传统的过渡金属掺杂磁性纳米材料不同。在传统的过渡金属掺杂的磁性纳米材料中,磁性团簇的形成和铁磁性的降低是主要问题。

李博士对这一发现的应用持乐观态度。他说,“合成的纳米片可以在室温下有效地用于制造高质量的铁磁半导体纳米结构。因为自旋电子器件既节能又非常适用于快速处理大量数据,所以它们可以在电子行业创造一个新的范例。”

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