全球首个二维半金属材料问世，颠覆自旋轨道耦合传统认知

东苑

德国于利希研究中心（Forschungszentrum Jülich）的研究人员宣布成功创制出全球首个经实验验证的二维半金属材料。这是一种仅允许单一自旋方向（“自旋向上”或“自旋向下”）电子导电的材料。

相关成果以“编辑推荐”形式发表于《物理评论快报》（IT之家附 DOI:10.1103/mx46-85zf），标志着新一代高能效自旋电子学材料研究取得重要突破。



与传统导体不同，半金属（Half metals）仅允许一种自旋方向的电子通过，因此成为自旋电子学（利用电子电荷与自旋双重属性实现数据存储和处理的新一代信息技术）的理想候选材料。

此前所有已知半金属仅在超低温下工作，且在材料表面失去特殊性能，极大限制其应用。该团队通过创新设计，在钯晶体上制备出仅两个原子厚度的铁钯合金超薄膜，利用自旋分辨动量显微镜技术证实该合金仅传导单一自旋方向的电子，首次实现二维半金属性。

该材料可作为自旋过滤器、自旋轨道扭矩系统等自旋电子器件的基础组件，用于存储芯片的磁状态切换。

其室温有效性及与薄膜技术的兼容性，为实际应用铺平道路。此外，其罕见的“自旋极化方向与磁化方向相反”特性，有望为纳米磁器件开发新功能。

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