Room-temperature ferromagnetism in Fe-doped SnSe bulk single crystalline semiconductor

材料科学 磁性半导体 居里温度 铁磁性 兴奋剂 半导体 自旋电子学 掺杂剂 凝聚态物理 范德瓦尔斯力 带隙 光电子学 纳米技术 物理 有机化学 化学 分子
作者
Guangqiang Mei,Wei Tan,Xingxia Cui,Cong Wang,Qing Yuan,Yafei Li,Cancan Lou,Xuefeng Hou,Mengmeng Zhao,Yong Liu,Wei Ji,Xiaona Zhang,Min Feng,Limin Cao
出处
期刊:Materials Today Physics [Elsevier BV]
卷期号:38: 101251-101251 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.mtphys.2023.101251
摘要

The quest for pragmatic room-temperature (RT) magnetic semiconductors (MSs) with a suitable bandgap constitutes one of the contemporary opportunities to be exploited. This may provide a materials platform for to bring new-generation ideal information device technologies into real-world applications where the otherwise conventionally separately utilized charge and spin are simultaneously exploited. Here we present RT ferromagnetism in an Fe-doped SnSe (Fe:SnSe) van der Waals (vdW) single crystalline ferromagnetic semiconductor (FMS) with a semiconducting bandgap of ∼1.19 eV (comparable to those of Si and GaAs). The synthesized Fe:SnSe single crystals feature a dilute Fe content of <1.0 at%, a Curie temperature of ∼310 K, a layered vdW structure nearly identical to that of pristine SnSe, and the absence of in-gap defect states. The Fe:SnSe vdW diluted magnetic semiconductor (DMS) single crystals are grown using a simple temperature-gradient melt-growth process, in which the magnetic Fe atom doping is realized uniquely using FeI2 as the dopant precursor whose melting point is low with respect to crystal growth, and which in principle possesses industrially unlimited scalability. Our work adds a new member in the family of long-searching RT magnetic semiconductors, and may establish a generalized strategy for large-volume production of related DMSs.

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