二维半导体中缺陷的磁近耦合效应

《ACS Nano》：Magnetic Proximity Coupling to Defects in a Two-Dimensional Semiconductor

二维反铁磁材料CrPS4通过WSe2局域缺陷光学探针实现奈尔向量检测，发现自旋极化电荷转移与DFT计算结果一致，磁场下左右圆偏振光强度恒定。

　　

二维（2D）反铁磁（AFM）材料的超薄结构及其高效的自旋动力学为超快存储设备、人工智能电路和先进计算技术带来了广阔的应用前景。例如，铬硫磷酸盐（CrPS₄）是一种极具潜力的2D A型反铁磁材料，因为它在多种环境条件下都具有优异的稳定性，并且每一层都具有垂直于平面的净磁矩，这种特性归因于晶体轴（a和b）的各向异性。然而，其净磁矩为零给检测用于编码信息的奈尔态（Néel state）带来了挑战。在本研究中，我们通过利用二硒化钨（WSe₂）中的局域缺陷来探测表面层的磁序，从而实现了奈尔矢量的检测。这些缺陷由于其线宽窄且对磁场（B）高度敏感，成为探测磁序的理想候选材料。我们在CrPS₄块材和单层WSe₂的异质结构中观察到了自旋极化的电荷转移现象，这一现象与密度泛函理论（DFT）的计算结果一致，表明它们属于II型能带对齐。在A型反铁磁体系中，从样品发出的右旋和左旋圆偏振光的强度随施加的磁场（B）变化而保持恒定，表明其极化转变行为是稳定的。我们的研究展示了一种利用局域和离域缺陷激子作为探针来光学表征2D块状反铁磁材料磁态的方法，为未来的研究和技术应用指明了方向。