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First-Principles Studies of the Tunneling Properties through Ferroelectric/Ferromagnetic van der Waals Heterostructures

凝聚态物理 石墨烯 铁电性 异质结 铁磁性 密度泛函理论 材料科学 量子隧道 范德瓦尔斯力 自旋极化 极化(电化学) 费米能级 纳米技术 电子 化学 物理 光电子学 计算化学 电介质 量子力学 分子 物理化学
作者
Hengxing Bao,Hao Tian,Chang-Jie Dai,Li Xu,Yan-Dong Guo,Yurong Yang,Di Wu
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:125 (26): 14438-14445 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.1c02804
摘要

Two-dimensional (2D) ferroelectric/ferromagnetic van der Waals heterostructures (vdWHs) possess more than one ferric order and coupling effect, showing great application potential in information-processing devices. In the present work, we construct a graphene/In2Se3/CrI3/graphene vdWH to investigate its electronic and tunneling transport properties using first-principles calculations and the nonequilibrium Green function–density functional theory method. Two states are obtained in the vdWH, and they can be switched by the reversal of the polarization in the In2Se3 layer. One state shows nearly 100% spin-polarization around the Fermi level and another state with the opposite polarization direction shows no spin-polarization. Furthermore, in the transport property calculations, near-hole-conducting properties in one state and near-electron-conducting properties in another state are discovered, and they can be converted to each other with the polarization in In2Se3 reversed. Our results provide a new route to build an electric device in the nanoscale and to explore new potential applications of vdWHs.
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