Significant enhancement of magnetic anisotropy and conductivity in GaN/CrI3 van der Waals heterostructures via electrostatic doping

凝聚态物理 范德瓦尔斯力 自旋电子学 异质结 居里温度 磁性半导体 材料科学 铁磁性 兴奋剂 磁各向异性 磁化 物理 磁场 量子力学 分子
作者
Haoshen Ye,Xiao Wang,Dongmei Bai,Junting Zhang,Xiaoshan Wu,G. P. Zhang,Jianli Wang
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:104 (7) 被引量:25
标识
DOI:10.1103/physrevb.104.075433
摘要

van der Waals magnetic heterostructures, consisting of a wide band-gap nitride semiconductor and an intrinsic ferromagnetic semiconductor, are potentially useful for low-dimensional spintronic field-effect transistors. However, there is a significant challenge. For instance, the integration often leads to a decreased Curie temperature, the magnetic anisotropy direction change, and low conductivities. Here, we employ the first-principles density-functional method to systematically investigate the electronic and magnetic properties of the $\mathrm{GaN}/{\mathrm{CrI}}_{3}$ van der Waals heterostructures under electrostatic doping. Though the easy magnetization axis of the monolayer ${\mathrm{CrI}}_{3}$ transforms from out-of-plane to in-plane direction over 0.2 electron doping per unit cell, the $\mathrm{GaN}/{\mathrm{CrI}}_{3}$ van der Waals heterostructure maintains perpendicular anisotropy under electron doping, crucial for high-density information storage. The Curie temperature of the $\mathrm{GaN}/{\mathrm{CrI}}_{3}$ van der Waals heterostructure can be enhanced under both electron and hole doping. The $\mathrm{GaN}/{\mathrm{CrI}}_{3}$ van der Waals heterostructure presents half-metallic properties and the spin-up conductivities are much larger than that of the monolayer ${\mathrm{CrI}}_{3}$ under the same electrostatic doping. Our results indicate that constructing heterostructures with ferromagnets and nonmagnetic semiconductors is an effective strategy for developing high-performance field-effect transistors.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
周立成完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
4秒前
Yangon发布了新的文献求助10
4秒前
Max发布了新的文献求助10
5秒前
爆米花应助颜九采纳,获得10
6秒前
6秒前
lijingqi发布了新的文献求助10
7秒前
善学以致用应助安渝采纳,获得10
7秒前
HAWE发布了新的文献求助10
7秒前
9秒前
9秒前
10秒前
leona发布了新的文献求助10
10秒前
张朋朋完成签到,获得积分20
10秒前
111完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
13秒前
13秒前
无极微光应助huohaha采纳,获得20
13秒前
14秒前
14秒前
kll发布了新的文献求助10
15秒前
充电宝应助橙子采纳,获得10
15秒前
边伯贤发布了新的文献求助10
16秒前
accerue发布了新的文献求助10
17秒前
fsd完成签到,获得积分10
17秒前
cheng发布了新的文献求助10
17秒前
可靠的难胜完成签到,获得积分10
18秒前
年年发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
JamesPei应助bored采纳,获得10
19秒前
不吃香菜发布了新的文献求助20
20秒前
充电宝应助王鸿鑫采纳,获得10
21秒前
yjczuishuai发布了新的文献求助10
21秒前
Cc完成签到 ,获得积分10
21秒前
21秒前
叶知秋发布了新的文献求助10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 5000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 化学工程 生物化学 物理 计算机科学 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 细胞生物学 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6018778
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7609483
关于积分的说明 16160244
捐赠科研通 5166562
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2765340
邀请新用户注册赠送积分活动 1746976
关于科研通互助平台的介绍 1635419