延展性无机铁磁半导体

《Advanced Materials》：Ductile Inorganic Ferromagnetic Semiconductor

报道首个本征延展/塑性无机铁磁半导体CrSiTe3范德华晶体，其室温下可持续12%拉伸应变，低于34K居里温度时仍保持铁磁性。第一性原理计算表明低层间滑移能垒和高的Te-终止层间 cleavage 能是塑性的主要原因，蒙特卡洛模拟证实滑移对磁有序影响可忽略。该材料首次同时实现机械塑性、半导体性和铁磁性的单一体系。

　　

摘要

具有延展性/塑性的无机半导体在柔性电子领域引起了广泛关注，但目前的多样性仍然有限，其功能主要局限于热性能和/或电性能。本文首次报道了一种具有内在延展性/塑性的无机铁磁半导体——大块CrSiTe₃范德华（vdW）晶体，这种晶体结合了优异的变形能力和铁磁性质。机械性能测试显示，在室温下CrSiTe₃晶体表现出出色的塑性，能够承受高达12%的拉伸应变，超过了大多数现有的塑性vdW半导体。在居里温度34 K以下，该材料仍保持铁磁有序结构，塑性对居里温度或饱和磁化强度的影响可以忽略不计。第一性原理计算表明，其优异的变形能力源于Te终止的vdW层之间的低层间滑移能垒和高断裂能，这使得层间滑动不会导致材料断裂。蒙特卡洛模拟进一步证实，层间滑移对磁相互作用的影响极小，从而保持了铁磁性质。这项工作实现了机械塑性、半导体特性和铁磁性质在单一材料中的结合，拓展了塑性无机半导体的应用范围。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。