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新一类稀磁半导体入选IEEE面向应用的演生材料路线图

Nature Communications 4: 1442 (2013)

Chin. Sci. Bull. 59, 2524 (2014)

 

   稀磁半导体是指仅在部分晶格上具有磁矩却具有长程铁磁序的半导体材料,因为它同时具有半导体性和磁性,因而具有重要的基础研究意义和产业价值。2005年,Science杂志在创刊125周年之际,曾提出125个涵盖各个学科的重要科学前沿问题,在物质科学类中,“能否实现室温磁性半导体”的问题名列前茅。 目前,研究最充分的稀磁半导体材料是(Ga,Mn)As,经过 30多年,居里温度(Tc)上升到200K,只能制备成薄膜。靳常青课题组在2013年发现了面向应用的电荷与自旋注入机制分离的新一代稀磁半导体(Ba,K)(Zn,Mn)2As2 (Nature Communication 2013)(BZA),Tc高达230K (Chin. Sci. Bull. 2014),且可在块体材料实现。 美国科学促进会网站报道中国科学家发现了让迈向室温稀磁半导体的新体系,美国电气与电子工程师协会(IEEE)于2015年颁布自旋电子学领域演生材料发展路线图,将BZA 和(Ga,Mn)As 列为稀磁领域两个关键里程碑材料,且将BZA 推荐为优先发展体系。尤其值得一提的是,BZA体系与 (Ba,K)Fe2As2超导体和BaMn2As2反铁磁体等材料,结构相同且具有完美的晶格匹配度(<1%),因而可望在不远将来基于BZA制备出各类自旋电子学原型器件。