新穎二維磁性材料：二硫化釩（VS_2）

Novel Two-dimensional Magnetic Material: Vanadium Disulfide (VS_2)

胡仕賢(Shih-Hsien Hu) ； 谷傳孺(Chuan-Ru Gu) ； 邱俊霖(Chun-Lin Chiu) ； 黃脩彧(Xiu-Yu Huang) ； 詹家瑋(Chia-Wei Chan) ； 彭政棋(Cheng-Chi Peng) ； 邱聖貴(Sheng-Kuei Chiu)

《真空科技》 34卷3期 (2021/09) Pp. 37-43

摘要

自著名的石墨烯發現以來，二維（2D）材料已發展為涵蓋廣泛的電子特用材料。包括最近增加的自旋谷耦合半導體，和邊緣傳輸的拓撲半金屬。儘管取得了這一進展，但仍然沒有在2D材料上發現具有固有磁性的晶體。三碘化鉻（CrI_3）是具有平面外旋轉方向的鐵磁體。其居里溫度只有45K略低於塊狀晶體的61K，值得注意的是，雙層CrI_3表現出抑制的磁化和超磁效應。而在三層中，在塊狀晶體中觀察到的層間鐵磁性得以恢復。新型界面現象二維磁性材料被發現可以用光、電、磁輕易的調控自旋方向，改變自旋方向可以進而改變其能帶及光電特性。有潛力開拓下一世紀的自旋電子元件，因此廣受矚目。然而最新的二維磁性材料CrI_3的發現卻僅只在超低溫（61K）才能有序排列其自旋，其低居禮溫度及材料非惰性氣體環境下極不穩定之特性，大幅影響其未來之應用性。因此在室溫下合成出有鐵磁性的穩定二維材料，成為近來主要趨勢。1T phase金屬的二硫化釩（VS_2）及二硒化釩（VSe_2）被發現含有鐵磁性的特性，而二硒化釩（VSe_2）其Spin frustration限制了其磁性。相較具有半導體特性的單層2H-VS_2，其本質鐵磁性更適合作為下一代電子自旋元件的材料。

關鍵字

二維材料 ； 鐵磁性 ； 電子元件