蓝宝石衬底台阶诱导外延生长二维楔形磁性EuS

日期： 2022-11-01

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来源：X-MOL

由于二维材料独特的性质和在下一代自旋电子器件中的潜在应用，近年来引起了人们的广泛关注。目前，二维材料的研究主要集中在石墨烯、hBN、过渡金属硫族化物、单元素二维材料和三元材料，它们具有丰富的电学、光学和磁学性质。二维稀土材料，特别是二维稀土硫族化合物（RECs）由于其独特的4f电子构型和4f-4f跃迁而具有磁性、发光性和电荷密度波等优良性能，但是这些材料的研究还很少。EuS具有独特的磁性能和光学性能，在自旋电子和发光器件方面具有很大的潜力。然而，单晶2D EuS纳米片的可控合成仍然存在重大挑战。

近日，北京大学侯仰龙教授（点击查看介绍）课题组在Journal of the American Chemical Society 上发表论文，采用熔盐辅助化学气相沉积法在蓝宝石基底上成功地合成了二维楔形铁磁性EuS。结合理论模拟和深入表征，系统地提出了取向生长和楔形生长的机理。楔形生长是由双重作用机制驱动的，其中EuS与基底台阶的耦合阻碍了横向生长，而非层状EuS本身的强键合有利于垂直生长。通过温度依赖拉曼和PL表征，纳米片呈现出-0.030 cm-1 K-1的拉曼温度系数和随温度增加的不常见的带隙增加。更重要的是，通过低温磁力显微镜，可以在单个样品中发现磁信号随厚度的变化，这表明楔形EuS研究厚度依赖磁性质拥有巨大潜力。该工作为二维稀土化合物和楔形化合物的合成提供了新的思路。

该研究揭示了二维楔形材料的生长机理，扩展了对CVD过程中二维材料与基底之间相互作用的认识，促进了二维稀土硫族化合物的研究进展。

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，北京大学材料科学与工程学院在读博士生张彪为该论文的第一作者，通讯作者为侯仰龙教授。

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