中國科大在二維納米材料巨磁阻效應研究中取得進展

　　近日，中國科學技術大學謝毅教授團隊、吳長征教授課題組與曾曉成教授、中國科學院強磁場科學中心研究組合作，通過陰離子固溶技術實現了二維納米材料的自旋和能帶結構的本征調控，獲得了目前二維納米材料中最高的負磁電阻效應，該現象的發現有可能推動二維材料在自旋電子器件的進展。該成果發表在10月6日的Physical Review Letters 上。

　　基于電子自旋自由度調控的巨磁阻材料，能實現信息高密度存儲和高速讀寫，是整個信息產業的核心。隨著人們對電子器件高集成度和小型化日益增長的需求，在更小的材料尺度實現磁阻效應成為追逐目標。以石墨烯為代表的二維納米材料具備獨特的形貌和優異的物性特征，為實現納自旋電子器件提供了重要的材料基礎。因此在二維納米材料中實現自旋的本征調控和磁阻效應，是近年來該領域的研究熱點。

　　由于絕大多數二維材料是本征非磁的，如何在二維材料中引入本征凈磁矩成為了開發二維自旋電子器件的關鍵。吳長征教授及課題組的郭宇橋博士、戴軍博士等提出低價鹵族取代硫族元素的陰離子摻雜新方法，在克服了陽離子摻雜形成插層化合物而難以剝離的基礎上，在二維納米材料中成功引入本征自旋和調控能帶結構，實現了自旋相關散射電子輸運，并構建了基于二維過渡金屬硫屬化合物的巨磁阻器件。

　　該實驗結果實現了目前為止二維納米材料體系最大的本征負磁阻效應，-85%（10K，5T）。審稿人認為該工作開創了一個很有意義的研究領域。

　　 上述研究得到了國家基金委、科技部、中國科學院、能源材料化學協同創新中心的支持。

 圖：陰離子碘固溶實現二維TiTeI能帶打開；Ti3+局域磁阻的自旋阻挫構形導致電子自旋相關散射；超薄TiTeI納米片的巨磁阻效應。