新加坡国立大学 (上)基于超薄铁磁半导体Cr2Ge2Te6的场效应晶体管示意图
该材料覆盖有离子凝胶以增强场效应
(底部)磁阻随着磁场扫描增加(蓝色)和减少(红色)
当栅极电压从3 V(左)增加到4 V(右)时，磁流变迟滞出现，表明铁磁有序被诱导
学分:新加坡国立大学 新加坡国立大学的物理学家已经证明了磁性半导体中的磁性可以通过电学手段来控制，为新型自旋电子器件铺平了道路
半导体是信息处理技术的核心
以晶体管的形式，半导体充当电荷的开关，允许在二进制状态0和1之间切换
另一方面，磁性材料是信息存储设备的重要组成部分
他们利用电子的自旋自由度来实现记忆功能
磁性半导体是一种独特的材料，可以控制电荷和自旋，有可能在单个平台上实现信息处理和存储操作
关键的挑战是用电场来控制电子的自旋或磁化，就像晶体管控制电荷一样
然而，磁性通常对磁性半导体中的电场有微弱的依赖性，并且这种影响通常局限于低温
由物理系和化学系的Goki EDA教授和新加坡国立大学高级二维材料中心领导的研究小组，与伦敦大学学院伦敦纳米技术中心的Hidekazu KUREBAYASHI教授合作，发现磁性半导体Cr2Ge2Te6的磁性对外加电场表现出异常强的响应
在施加电场的情况下，发现这种材料在高达200K(-73℃)的温度下表现出铁磁性(电子自旋自发排列的状态)
在这样的温度下，这种材料中通常不存在铁磁有序
研究人员通过在这种材料上覆盖一层含有溶解离子的聚合物凝胶，对其施加大电场
当电压施加到聚合物凝胶上时，在材料表面形成一层离子，在材料中感应出强电场和高密度的移动电子
在没有这些移动电子的情况下(即
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当施加的电压为零时)，铁磁性仅在61k(-212℃)以下出现
这个临界温度，铁磁性有序出现的温度以下，被称为居里温度
在这个温度以上，自旋方向是随机的(顺磁性状态)，使得磁记忆操作不可能
当几伏的电势施加到聚合物凝胶上时，研究人员发现居里温度增加了100℃以上
在磁性半导体中，由电场引发的居里温度如此急剧的升高是不寻常的
研究人员得出结论，离子诱导的移动电子是在较高温度下观察到的磁有序的原因
第一作者Dr
该研究小组的一名研究员伊万·韦尔兹比茨基说:“材料中存在的移动电子有助于将自旋信息从一个原子位置带到另一个原子位置，并建立磁有序，从而产生更高的居里温度
" 这些设备的工作温度仍然远低于室温，这使得它们在当前技术中的实施不切实际
然而，该团队的目标是在未来的研究中克服这一限制
“我们相信，我们观察到的这种独特现象并不局限于这种特定的化合物，在其他相关材料系统中也是可以预期的
通过仔细选择材料，将有可能开发出在室温下工作的器件，这可能会带来突破性的新技术，”Eda教授补充道
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