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材料科学与工程参考?？?|| 用于自旋电子学的III-V族和IV族铁磁半导体
摘要： 从晶体管首次问世以来，固态电子电路的迅猛发展令人瞩目。半导体（SC）加工技术的创新，助力维持了开发更小型、高性能电子设备的步伐。多数电子设备的运行依赖于控制电荷流动的能力。然而，当电子设备缩小至10纳米甚至更小尺度时，两大问题随之显现：首先，多种波动使得控制电子电荷流动变得困难。例如，当场效应晶体管（FETs）的沟道长度达到几纳米时，电子传输已无法用传统扩散方程描述。在纳米级器件中，掺杂原子位置的微小波动都会显著影响电子运动，导致输出电流难以预测和控制，进而造成器件参数的大幅波动。其次是由漏电流引发的巨大空闲能耗问题——当沟道长度进入亚10纳米范畴时，量子隧穿效应会导致漏电流产生。随着器件尺寸进一步缩小，更多高速运行的器件被集成，空闲能耗也随之攀升。为攻克这些难题，学界正积极探索多种新兴技术。其中颇具前景的"自旋电子学"技术，或将为电子学领域提供解决方案或全新框架。
关键词： 第四族半导体、铁磁半导体、锰掺杂、铁掺杂、铁磁性的电学调控、III-V族半导体、隧道磁阻效应、自旋电子学
更新于2025-09-10 09:29:36
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半氢化锗烯中的分子吸附与应变诱导的铁磁半导体-金属转变
摘要： 最近，实验中已成功制备出半氢化锗烯。本文通过第一性原理研究了四氰基醌二甲烷（TCNQ）分子吸附和应变对半氢化锗烯电子特性的影响。作为电子受体分子，TCNQ被用于非共价功能化半氢化锗烯。然而这种物理吸附会导致半氢化锗烯因基底向TCNQ分子的电荷转移而发生铁磁半导体-金属转变。更重要的是，半氢化锗烯/TCNQ超结构对双轴拉伸应变极为敏感：当施加0.25%双轴拉伸应变时，分子吸附引发的铁磁半导体-金属转变竟可被逆转，同时呈现强p型掺杂特性；值得注意的是，当双轴拉伸应变增至1.5%时，体系会再次从铁磁半导体转变为金属态。基于半氢化锗烯/TCNQ的结构与电子特性分析表明，这种双轴应变下的金属-半导体-金属转变可能源于强烈的局部形变，导致价带顶能量降至费米能级以下或升至其以上。
关键词： 铁磁半导体-金属转变、p型掺杂、半氢化锗烯、TCNQ分子吸附、双轴拉伸应变
更新于2025-09-10 09:29:36
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铁磁体块状Rashba半导体(Ge,Mn)Te中的电流驱动磁化翻转
摘要： 同时具有铁电和铁磁有序的多铁性材料为通过这些铁序间的相互关联实现磁化电操控提供了广阔前景。这一多铁性概念可拓展至兼具空间反演对称性破缺与时间反演对称性破缺的半导体——即极性铁磁半导体。本文报道了此类材料中(Ge,Mn)Te薄膜的电流驱动磁化翻转现象：Mn掺杂引发的铁磁性在极性半导体GeTe原本无质量的狄拉克能带中打开了交换能隙（该能带具有Rashba型自旋劈裂特征）。随着空穴载流子密度增加，反常霍尔电导增强，表明当费米能级接近交换能隙时，贝里相位贡献达到最大值。通过脉冲电流注入，在厚度达200纳米的(Ge,Mn)Te薄膜中观测到磁化电翻转现象，揭示了体相起源的Rashba-Edelstein效应。由于能隙附近存在高效自旋积累，该效应效率强烈依赖于费米能级位置。这种磁性体相Rashba体系将成为探索电场极化、磁化强度与电流之间功能关联性的理想平台。
关键词： 反?；舳в?、铁磁半导体、拉斯巴-埃德尔斯坦效应、磁化翻转、多铁性材料
更新于2025-09-04 15:30:14