摘要：区别于在三维拓扑绝缘体引入磁性的设计思路,在二维铁磁材料中引入拓扑特性是实现量子反常霍尔效应(QAHE)的一种新途径.最近实验成功制备的二维铁磁绝缘体为实现该效应提供了新的契机.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算,设计了一个在过渡金属三元硫属化合物Cr2A2X6(其中A=Si,Ge,Sn;X=S,Se,Te)中实现QAHE的普适规则.该设计原则是,通过适当的表面修饰可将二维非拓扑的磁性绝缘体转变为量子反常霍尔体系.以硅烯修饰的Cr2Sn2Se6(Si/Cr2Sn2Se6)为例,计算发现Cr2Sn2Se6单层的居里温度可提高至92 K.具体的电子能带和拓扑性质计算发现,Si/Cr2Sn2Se6异质结存在约30 meV的拓扑非平庸带隙,即该体系中可以实现QAHE.进一步的低能有效模型分析表明,Si/Cr2Sn2Se6的拓扑特性是由Cr2A2X6六角晶格中的Cr原子贡献的.此外,还发现其他Cr2A2X6通过表面修饰也可以实现QAHE.以上研究结果证实了本文方案的普适性,其为实现高温QAHE提供了新的理论指导.

摘要：控制铁电材料的极序可以丰富其特性和功能的多样性,为设计新型电子和光电子器件提供新的机会.本文报道了一种基于二维(2D)范德瓦尔斯(vdW)层状铁电材料2Hα-In_(2)Se_(3)的面内多态存储器件.通过施加面内电场调控铁电α-In_(2)Se_(3)层的极序,实现了可以相互切换的三种电阻态,其具有快的切换速度、良好的耐久性和保持性.值得注意的是,中间阻态(MRS)和低阻态(LRS)之间可以通过比其他基于2D铁电材料的存储器小1–2个数量级的超低电场来实现可逆切换.此外,还发现这三种不同的极序态表现出了特有的光响应.以上结果表明,α-In_(2)Se_(3)在非易失性高密度存储器和新型光电器件中具有很大的应用潜力.

摘要：本文用脉冲激光沉积系统外延生长了LaMnO3(LMO)薄膜,研究了拉应力和压应力对薄膜磁学性质的影响,发现在拉应力和压应力的衬底上,外延生长这种A型反铁磁LMO薄膜,均可出现交换偏置现象.这是因为外应力导致衬底与薄膜界面处的MnO6氧八面体发生转动,从而使临近衬底的LMO薄膜下层出现了净磁矩表现铁磁性;而那些远离衬底的LMO薄膜上层则由于外应力的释放,仍保持原有的反铁磁性.因此,LMO薄膜中自发的交换偏置现象,源于铁磁性与反铁磁性之间的交换耦合作用.这种在单一LMO薄膜中实现交换偏置的现象,为自旋阀器件的优化设计提供了一种新方法.

摘要：稀土正铁氧体SmFeO3由于在低能耗自旋电子学器件领域的潜在应用,被认为是一种杰出的单相多铁材料.然而,至今尚未证明该体系在室温下兼具磁性、铁电性以及磁电耦合效应.本文使用脉冲激光沉积法在可以提供拉应力的Nb-SrTiO3基片上成功外延了倾斜反铁磁SmFeO3单层薄膜.测量结果显示薄膜具有明显的室温铁磁和铁电序.同时,随着厚度的增加,薄膜的磁各向异性逐渐从面外转移到面内方向,这是由应力释放效应导致的O 2p-Fe 3d杂化强度和Fe-3d轨道占据变化同时引起的.另外,电压驱动可逆磁畴反转进一步证明SmFeO3薄膜具有明显的室温磁电耦合效应.本工作对设计新一代电写磁读数据存储器件具有一定的推动作用.