近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)謝毅教授團(tuán)隊、吳長征教授課題組與曾曉成教授、中國科學(xué)院強(qiáng)磁場科學(xué)中心研究組合作，通過陰離子固溶技術(shù)實現(xiàn)了二維納米材料的自旋和能帶結(jié)構(gòu)的本征調(diào)控，獲得了目前二維納米材料中最高的負(fù)磁電阻效應(yīng)，該現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)有可能推動二維材料在自旋電子器件的進(jìn)展。該成果發(fā)表在10月6日的Physical Review Letters 上。 

　　基于電子自旋自由度調(diào)控的巨磁阻材料，能實現(xiàn)信息高密度存儲和高速讀寫，是整個信息產(chǎn)業(yè)的核心。隨著人們對電子器件高集成度和小型化日益增長的需求，在更小的材料尺度實現(xiàn)磁阻效應(yīng)成為追逐目標(biāo)。以石墨烯為代表的二維納米材料具備獨(dú)特的形貌和優(yōu)異的物性特征，為實現(xiàn)納自旋電子器件提供了重要的材料基礎(chǔ)。因此在二維納米材料中實現(xiàn)自旋的本征調(diào)控和磁阻效應(yīng)，是近年來該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 

　　由于絕大多數(shù)二維材料是本征非磁的，如何在二維材料中引入本征凈磁矩成為了開發(fā)二維自旋電子器件的關(guān)鍵。吳長征教授及課題組的郭宇橋博士、戴軍博士等提出低價鹵族取代硫族元素的陰離子摻雜新方法，在克服了陽離子摻雜形成插層化合物而難以剝離的基礎(chǔ)上，在二維納米材料中成功引入本征自旋和調(diào)控能帶結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了自旋相關(guān)散射電子輸運(yùn)，并構(gòu)建了基于二維過渡金屬硫?qū)倩�合物的巨磁阻器件�?nbsp;

　　該實驗結(jié)果實現(xiàn)了目前為止二維納米材料體系最大的本征負(fù)磁阻效應(yīng)，-85%（10K，5T）。審稿人認(rèn)為該工作開創(chuàng)了一個很有意義的研究領(lǐng)域。  

    上述研究得到了國家基金委、科技部、中國科學(xué)院、能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。

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    圖：陰離子碘固溶實現(xiàn)二維TiTeI能帶打開；Ti3+局域磁阻的自旋阻挫構(gòu)形導(dǎo)致電子自旋相關(guān)散射；超薄TiTeI納米片的巨磁阻效應(yīng)。