《中国科学院物理研究所科学家在单层铁磁材料GdAg2中发现外尔节线》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: shenxiang
  • 发布时间:2019-10-21
  • 自旋电子学器件的发展在一定程度上依赖于磁性材料的发展。在2017年,科学家首次在实验上获得了二维铁磁材料,引发了该领域的研究热潮,但是实现拓扑性的二维铁磁材料仍面临较大挑战。

    中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心与北京理工大学以及日本广岛大学的研究人员合作,利用同步辐射角分辨光电子能谱并结合理论计算,在单原子层的铁磁材料GdAg2(Tc≈85 K)中发现了自旋极化的外尔节线。通过深入的分析,他们发现这些外尔节线受到晶体对称性的保护,因此具有很好的稳定性。另外,单层GdAg2中的某些外尔节线会随着磁化方向的不同而选择性地打开能隙。该研究为二维铁磁材料在纳米微电子器件中应用奠定了重要基础。

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  • 《中国科学院金属所研究团队发现全新的二维层状材料家族》

    • 来源专题:后摩尔
    • 编译者:shenxiang
    • 发布时间:2020-08-31
    • 据科学网8月16日报道,《科学》杂志近期在线发表了新型二维材料方面的最新进展——二维层状MoSi2N4材料的化学气相沉积,该进展的研究团队来自中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部。 据了解,以石墨烯为代表的二维范德华层状材料具有独特的电学、光学、力学、热学等性质,在电子、光电子、能源、环境、航空航天等领域具有广阔的应用前景。目前广泛研究的二维层状材料,如石墨烯、氮化硼、过渡金属硫族化合物、黑磷烯等,均存在已知的三维母体材料。探索不存在已知三维母体材料的二维层状材料,可极大拓展二维材料的物性和应用,具有重要的科学意义和实用价值。 2015年,金属所沈阳材料科学国家研究中心研究员任文才、成会明团队发明了双金属基底化学气相沉积(CVD)方法,制备出了多种不同结构的非层状二维过渡金属碳化物晶体,如正交Mo2C、六方WC和立方TaC,并发现超薄Mo2C为二维超导体(Nature Materials, 2015)。然而受表面能约束,富含表面悬键的非层状材料倾向于岛状生长,因此难以得到厚度均一的单层材料。 该团队最近研究发现,在CVD生长非层状二维氮化钼的过程中,引入硅元素可以钝化其表面悬键,从而制备出一种不存在已知母体材料的全新的二维范德华层状材料MoSi2N4,并获得了厘米级单层薄膜。单层MoSi2N4包含N-Si-N-Mo-N-Si-N 7个原子层,可以看成是由两个Si-N层夹持单层MoN(N-Mo-N)构成。采用类似方法,还制备出了单层WSi2N4。 在此基础上,他们与金属所陈星秋研究组和孙东明研究组合作,发现单层MoSi2N4具有半导体性质(带隙约1.94 eV)和优于MoS2的理论载流子迁移率,还表现出优于MoS2等单层半导体材料的力学强度和稳定性;并通过理论计算预测出了十多种与单层MoSi2N4具有相同结构的二维层状材料,包含不同带隙的半导体、金属和磁性半金属等。 该工作不仅开拓了全新的二维层状MoSi2N4材料家族,拓展了二维材料的物性和应用,而且开辟了制备全新二维范德华层状材料的研究方向,为获得更多新型二维材料提供了新思路。 相关论文信息:https://science.sciencemag.org/content/369/6504/670
  • 《我国科学家发现新型热导率自主调控材料》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2021-03-16
    • 中国科学院合肥研究院固体所功能材料物理与器件研究部童鹏研究员课题组与计算物理与量子材料研究部张永胜研究员课题组合作,在六角硫化物中发现了温度驱动的巨大热导率跳变效应,并给出理论解释。该材料体系易于合成、原料环境友好,在热流主动控制领域具有潜在的应用价值。相关研究结果发日前表在期刊《Acta Materialia》上。  目前约90%能源的使用涉及热量的产生与操控。因此有效控制热量传导对于提高能源利用率、实现节能减排和可持续发展均具有重要意义。材料的热导率大小是决定其热传导能力的关键因素之一。然而,如果材料热导率随温度变化而发生突变,则可根据导热能力的不同实现对热流的自主控制。近年来此类材料已得到了研究人员的广泛关注。 研究人员发现六角相硫化物在低温反铁磁至高温顺磁相变处,热导率出现巨大的可逆跳变,变化率最大能超过200%,其远高于已知的典型固态热导率突变材料,如镍钛合金等。为了阐明热导率突变的物理机制,研究人员通过NiS对其电子能带结构计算,结合求解玻尔兹曼输运方程,发现高于相变温度的顺磁态为金属,具有较大的电子热导率。研究人员用少量金属银粘接六角硫化物,通过与基体之间形成的纳米过渡层,金属银对热应力起到了很好的缓冲和释放作用,显著地改善了材料的脆性,同时也提高了材料的机械加工性能和热循环稳定性。 由于六角硫化物体系材料体系易于合成、原料环境友好,因此在热流主动控制领域具有潜在的应用价值。当环境寒冷时,低热导率可以延缓热量散失,起到保温作用;而在炎热的环境下,高热导率有助于热量快速散发,防止器件过热。如可用于维持如电池、芯片的最佳工作温度。该材料也可以与具有相反热导率温度依赖关系的材料联合使用,构筑热二极管。