近日，西安交通大學(xué)物理學(xué)院王喆教授團隊與其合作者在二維反鐵磁半導(dǎo)體CrPS4中發(fā)現(xiàn)了罕見的磁電阻振蕩現(xiàn)象并闡述了其可能的微觀機制。團隊制備了“石墨烯/CrPS4/石墨烯”垂直節(jié)并系統(tǒng)測量了其在不同溫度、磁場方向、電壓、樣品厚度下的磁電阻，發(fā)現(xiàn)了磁電阻振蕩效應(yīng)并總結(jié)了其演化規(guī)律，證明了其與CrPS4中自旋傾斜態(tài)相關(guān)。進一步分析指出這一現(xiàn)象的微觀產(chǎn)生機制可能與自旋極化缺陷態(tài)的躍遷有關(guān)，并提出自旋選擇的層間躍遷理論模型，在引入自旋貝里相位后可以較為完美的解釋實驗現(xiàn)象。這項工作為磁性半導(dǎo)體系統(tǒng)中量子輸運行為的理解提供了新的視角，表明二維磁性半導(dǎo)體不但具有自旋電子器件應(yīng)用潛能，也為新奇物理現(xiàn)象研究提供了有趣平臺。
 

　　圖1. (左)10層CrPS4器件2 K下的磁電阻振蕩；(右上)垂直節(jié)示意圖；(右下)自旋選擇的層間躍遷模型示意圖。

 

　　研究成果以“二維反鐵磁半導(dǎo)體CrPS4垂直節(jié)中的磁電阻振蕩”(Magnetoresistance Oscillations in Vertical Junctions of 2D Antiferromagnetic Semiconductor CrPS4)為題在《物理評論X》(Physical Review X)上發(fā)表，物理學(xué)院研究生史鵬媛與王嘯宇分別為第一與共同第一作者，物理學(xué)院王喆教授與潘杰副教授為通訊作者，物理學(xué)院張磊教授與楊森教授也做出了重要貢獻。本研究獲得了國家自然科學(xué)基金、陜西省基礎(chǔ)科學(xué)(數(shù)學(xué)、物理學(xué))研究院以及中央高校基本業(yè)務(wù)費的支持。王喆教授團隊長期從事低維量子材料與器件的研究，在二維磁性半導(dǎo)體方面已發(fā)表了包括《科學(xué)》(Science)、《自然-納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)、《物理評論X》(Physical Review X)在內(nèi)的多篇論文。