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团簇和纳米材料研究所关于二维Bi2O2Se材料的自旋相关特性研究在 Applied Physics Letters 发表


我院团簇和纳米材料研究所关于二维Bi2O2Se材料自旋相关特性的研究工作“Detection and tuning of spin-orbit interactions on inclined-grown Bi2O2Se nanoplates”于2022年1月5日被美国物理研究所物理学领域权威期刊《Applied Physics Letters》发表。华北电力大学数理学院为第一单位,硕士生高杰为第一作者;我院教师卢芳超为通讯作者;新能源学院刘小龙老师、数理学院邓加军老师作为第三、第四作者也作出了重要的贡献。

自从石墨烯被发现以来,二维材料一直是一个重要而热门的研究领域。虽然人们对二维材料进行了大量的研究,但现有的二维材料仍然不能同时满足带隙合适、迁移率高和环境稳定性良好的要求,因此,探索高性能的新材料体系仍然是迫切需要解决的问题。硒氧化铋(Bi2O2Se)作为层状铋基氧硫族化合物材料的一种,以其优异的稳定性、可调谐的能带结构和较高的载流子迁移率,被视为新一代电子器件的候选材料。本文采用化学气相沉积法制备了高质量的倾斜半导体Bi2O2Se纳米片,并在该纳米片上检测到了圆偏振光电流效应(CPGE)。Bi2O2Se纳米片中的CPGE电流达到100 nA/W,远大于其他二维材料,例如:Bi2Se3,WSe2,Sb2Te3,以及包括AlxGa1-xN/GaN异质结在内的二维电子气系统,实验表明,倾斜生长的Bi2O2Se纳米片具有较强的自旋轨道耦合。利用离子液体作为介质层,我们通过栅压调制了Bi2O2Se薄膜中的表面电场和表面电子浓度。研究表明,随着栅压的增大,CPGE电流显著增大,空间反演对称性进一步被打破,自旋轨道耦合作用随之增强。本工作说明了二维Bi2O2Se材料有望成为发展自旋电子学的良好材料平台,并且将有助于进一步探索Bi2O2Se中的自旋注入与自旋调控。

论文链接:https://doi.org/10.1063/5.0072201