王建利课题组：低维自旋电子学领域室温自旋阀器件研究方面取得进展

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材料与物理学院凝聚态物理研究所王建利课题组构建了基于VN/GaN/VN范德瓦尔斯磁性异质结构的室温自旋阀器件，相关研究成果以“Spin Valve Effect in VN/GaN/VN van der Waals Heterostructure” 为题发表在物理学期刊《Physical Review B》上(https://journals.aps.org/prb/acc ... 82abaf0c33f7db68357 )。
       二维半导体及异质结材料为后摩尔时代集成电路设计与功能化器件制备开辟了一个崭新的方向，尤其近三年二维磁性材料的兴起为新型低维自旋电子器件发展提供了机遇。自旋阀是由铁磁层/非磁层/铁磁层组成三明治结构的一种电子器件。两层铁磁层的磁矩方向处于平行或反平行状态时，自旋阀的导电性分别呈现低电阻态或高电阻态，即巨磁阻效应。这一特性使自旋阀在磁场传感器、存储器、逻辑器件具有广泛应用。   

        低维氮化物基范德瓦尔斯磁性异质结可以同时操控电子的电荷和自旋属性，基于第一性原理计算和晶体场理论分析，研究结果显示二维非磁半导体GaN和二维磁性材料VN的异质结结构可以通过磁近邻效应使二维半导体GaN呈现半金属特性，同时二维磁性材料VN的易磁化轴由面外方向转变为面内方向。磁矩平行状态下VN/GaN/VN自旋阀呈半金属性，反平行状态呈现0.16 eV的带隙，分别对应自旋阀的低和高电阻态。通过基于海森堡模型的蒙特卡洛模拟，预测其具有高于室温的居里温度(532 K)。
        中国矿业大学2019级硕士生叶浩燊是该论文的第一作者，王建利副教授为通讯作者，张俊廷副教授参与了指导。该工作得到中国矿业大学重大项目培育专项(2020ZDPYMS28)和厚理计划的支持。


       文章来源：中国矿业大学
      王建利，中国矿业大学。 主要从事低维半导体光电子材料与器件、低维半导体自旋电子材料与器件、低维半导体自旋卡诺电子材料与器件研究，包括低维自旋电子材料及其异质结的电子结构、界面调控及光电磁热等功能特性。在Appl. Surf. Sci., Nanotechnology,J. Mater. Sci., Physica E,Semicond. Sci. Technol.,EPL(3篇),J. Appl. Phys.(4篇), Vacuum(9篇),Phys. Lett. A,Thin Solid Films, Chem. Phys.,Eur. Phys. J. B(2篇), J. Cryst. Growth(4篇), Solid State Commun.(4篇), Phys. Status Solidi (b),Surf. Interface Anal., Physica B(2篇)和AIP Adv.国际学术期刊发表39篇第一(通讯)作者SCI论文，在Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. B(8篇), Appl. Phys. Lett., Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simul., J. Phys. Chem. C, J. Phys. D: Appl. Phys., J. Phys.: Condens. Matter, Semicond. Sci. Technol., Mater. Chem. Phys., Surf. Sci.和RSC adv.(2篇)国际学术期刊合作发表19篇SCI论文，出版专著《高介电常数氧化物绝缘栅MOSFET数值研究》。主持结题国家自然科学基金理论物理专款 “合作研修项目” 一项，国家自然科学基金理论物理专款 “博士研究人员启动项目”一项。承担本科生的《储能材料与制备技术》、《大学物理》和《大学物理实验》等课程。