单层V₂Cl₆铁磁拓扑态

居里温度超室温

一种同时具备外尔半金属和量子反常霍尔态的单层材料，自旋完全极化，并能在室温以上保持铁磁性。

Zhang, Haopeng · 王鹏 · Hao, Liyu · 毋志民 · Wu, Weikang · Cheng, Zhenxiang · 杨铁

APL Materials 2024

具体参数

居里温度

{'zh': '381.3', 'en': '381.3'} K

技术优势

室温以上仍保持铁磁性

Monte Carlo模拟估算居里温度高达381.3 K，远高于室温，摆脱了多数二维磁性材料居里温度偏低的限制。

完全自旋极化的半金属性

单层V₂Cl₆呈现半金属铁磁基态，其中一种自旋方向的电子表现出金属性，而另一种则表现出绝缘性，实现100%自旋极化电流。

无需手套箱也能稳定存在

热力学和力学稳定性评估表明该单层材料在能量和机械上均稳定，暗示其可在常规环境下制备和处理。

拓扑性能不受衬底影响

在MoS₂和h-BN衬底上构建的异质结中，半金属性和能带拓扑均得以保持，为器件集成铺平了道路。

应用场景

• 自旋电子学器件：利用其室温半金属性和完全自旋极化实现高效自旋注入与探测。
• 磁性拓扑异质结：与MoS₂和h-BN衬底结合构建异质结，保持拓扑性质的同时实现晶格匹配。
• 二维磁性材料：提供一种兼具高居里温度、半金属性和拓扑态的单层材料。
• 量子反常霍尔效应：通过磁化方向翻转可实现外尔半金属与量子反常霍尔态间相变，带来显著边缘态。