納米自旋電子材料與器件團隊
—— since 2011

紀維霄老師在J. Mat. Chem. C上發表學術論文《C3Ca2平面薄膜:新型2p狄拉克半金屬》

  狄拉克半金屬(Dirac half metal)是一種新奇的磁性拓撲材料。與傳統半金屬材料相同,其一個自旋通道導電,而另一自旋通常則存在帶隙,具有100%自旋極化率。同時,狄拉克半金屬的導電通道的費米面處存在類似石墨烯的狄拉克錐能帶結構,因此其具有極高的電子費米速度,是一種導電性極好的自旋電子學材料。本文的作者們通過第一性原理計算與緊束縛模型方法,成功預測了一種具有六角蜂窩Kagome結構的平面薄膜狄拉克半金屬材料:C3Ca2。與之前預測的狄拉克半金屬不同,其磁性來源于碳原子的2p軌道,是一種2p磁性材料,其磁性産生的機理可以用以Ca2+離子為橋梁的C原子間經典的雙交換機制進行解釋。C3Ca2的非導電自旋通道的能隙高達2.51eV,這保證了自旋流的穩定性,同時這些優異的性質不會受到自旋-軌道耦合以及外加應力的影響,确保其在複雜的機械與電磁環境中的應用。

此項工作由團隊紀維霄老師完成,張保敏副教授對本工作做出了重要貢獻。本工作獲得了國家自然科學基金(61504048, 11434006和11304121)以及山東省自然科學基金(ZR2016AB12和ZR2015AL020)的資助支持。



A planer C3Ca2 film: a novel 2p Dirac half metal

Wei-xiao Ji,* Bao-minZhang, Shu-feng Zhang, Chang-wen Zhang,* Meng Ding, Ping Li and    Pei-ji Wang

J. Mater. Chem. C,2017,5, 8504-8508

DOI: 10.1039/c7tc02700a