【材料】CrI3不仅有“磁”，还可以带“电”

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自石墨烯诞生以来，原子厚度的二维层状材料便极大地吸引了人们的研究兴趣，并且在许多领域表现出广阔的应用前景。然而，该类材料在自旋电子学领域的应用却进展十分缓慢，主要归因于传统原子厚度的二维材料中磁有序的缺失。近年来，两个突破性的进展使人们对原子厚度二维材料在自旋电子学中的应用看到了希望。首先，加州大学伯克利分校的Zhang Xiang课题组证实双层的Cr₂Ge₂Te₆具有铁磁性（Nature, 2017, 546, 265）。随后，华盛顿大学的Xu Xiaodong课题组在实验上成功剥离出单层的CrI₃，并发现其具有二维的内禀铁磁性（Nature, 2017, 546, 270）。电是与磁相对应的另一个基本物理概念，电与磁通过四个麦克斯韦方程共同构建了电磁理论框架，在原子厚度的二维材料中实现具有可开关性的电极化也是人们的长期追求。电与磁具有紧密的关联，如果磁和电同时出现在一种二维材料中，这样的材料必将会为纳米器件的设计带来更多的机会。

近日，东南大学物理学院的王金兰教授和董帅教授课题组通过第一性原理计算，发现表面的碘空缺不仅会增强CrI₃的内禀铁磁性，而且还会诱导出具有可开关性的电极化。表面的碘空缺打破了CrI₃的空间结构对称性，使其具有面外的电极化，同时CrI₃独特的多孔性结构使空缺诱导出的电极化具有可开关性。进一步的研究表明，通过表面卤空缺诱导出具有可开关性的电极化具有一定的普适性，也适用于许多其他的金属三卤族化合物。

总之，这项工作拓展了单层CrI₃的应用，建立了一种有效的策略来实现二维可开关性的电极化，并发展了一种具有可开关性电极化的二维材料。该研究成果近期刊登在Nano Letters 上，东南大学物理学院的王金兰教授和董帅教授为文章的通讯作者。以上工作得到国家重点研发计划、国家杰出青年基金等项目的资助。

该论文作者为：Yinghe Zhao, Lingfang Lin, Qionghua Zhou, Yunhai Li, Shijun Yuan, Qian Chen, Shuai Dong and Jinlan Wang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Surface Vacancy-Induced Switchable Electric Polarization and Enhanced Ferromagnetism in Monolayer Metal Trihalides

Nano Lett., 2018, 18, 2943, DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00314

王金兰教授简介

王金兰教授现任职于东南大学物理学院，博士生导师；2013年获江苏省杰出青年基金，2015年获国家杰出青年基金，2016年获江苏省“333”领军人才支持计划。王金兰教授长期从事低维材料多尺度模拟与设计研究，发表论文100多篇，其中在Science、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等著名期刊上发表30余篇，并于2014至2017年连续四年入选爱思唯尔中国高被引学者榜单。

王金兰

http://www.x-mol.com/university/faculty/31094

课题组主页

http://hpc.seu.edu.cn/jlwang/index.html 

董帅教授简介

董帅教授现任职于东南大学物理学院，博士生导师；2013年获国家自然科学基金委优青，2017年获教育部青年长江学者。董帅教授长期从事磁电材料研究，发表论文100多篇，其中在Phys. Rev. Lett.、Nat. Commun.、Adv. Mater.等著名期刊上发表20余篇。

董帅

http://www.x-mol.com/university/faculty/49679

课题组主页

http://hpc.seu.edu.cn/dong 

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