Nonvolatile Controlling Valleytronics by Ferroelectricity in 2H-VSe2/Sc2CO2 van der Waals Heterostructure

Valleytronics公司 铁电性 范德瓦尔斯力 极化(电化学) 材料科学 光电子学 凝聚态物理 异质结 铁磁性 纳米技术 单层 化学 物理 自旋电子学 电介质 物理化学 有机化学 分子
作者
Chengan Lei,Xilong Xu,Ting Zhang,Baibiao Huang,Ying Dai,Yandong Ma
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:125 (4): 2802-2809 被引量:31
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.0c11362
摘要

Controlling two-dimensional (2D) valleytronics by external means is a major challenge to better information technology. Here, we demonstrate that introducing a ferroelectric-aided layer is an extraordinary approach for realizing the nonvolatile control of 2D valleytronics. When stacking valleytronic monolayer 2H-VSe2 with ferroelectric monolayer Sc2CO2 and the ferroelectric polarization pointing along the −z direction, the system exhibits a ferromagnetic semiconducting nature and harbors rare intrinsic valley polarization, and its spontaneous valley polarization reaches 234 meV. Upon reversing its ferroelectric polarization via a short-term voltage, the ferromagnetism is preserved, but a semiconductor-to-half-metal transition occurs, erasing any possibility for valleytronics. This allows the electrical reversible control of valleytronics in a 2H-VSe2/Sc2CO2 van der Waals heterostructure through the application of a short-term voltage. Our work thus provides a promising strategy for achieving nonvolatile control of valleytronics at the nanoscale and helps the design of novel controllable devices.
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