第一作者：王志，張桐耀，丁美，董寶娟 通訊作者：韓拯, 楊騰，陳院森

電調控磁性是自旋電子學中一個重要的研究方向。磁性材料中如果能賦予門電壓的調控特性，將會為自旋閥等自旋器件增加一個具有巨大應用前景的調控自由度，從而實現自旋場效應管。近年來，隨著二維范德華材料家族的發展,少數層磁性二維半導體材料在各領域得到廣泛研究。然而，基于半導體磁性二維材料的場效應器件至今研究甚少，靜電場調制其磁性的研究更是缺乏。

近期，我校材料學院湖南省團隊百人計劃丁美教授與中科院金屬所韓拯研究員，張志東研究員，山西大學光電研究所陳院森研究組、金屬所楊騰副研究員、重慶大學孫立東教授等合作，聯合國內外多家單位成功在Cr₂Ge₂Te₆少數層本征鐵磁二維半導體中利用固態門電壓調控手段，實現了電荷與自旋的雙重雙極全電操控。該工作于7月2日在Nature Nanotechnology（影響因子：37.49）雜志在線發表。少數層Cr₂Ge₂Te₆是目前已知的首個擁有內稟自旋和電荷態密度雙重雙極可調特性，可將信息存儲和邏輯運算集成為同一個單元的二維本征鐵磁半導體材料。該工作為繼續尋找室溫本征二維鐵磁半導體提供了一定的指導意義。同時，由于二維材料通常具備可大規模制備與柔性可穿戴等特性，發展前景十分廣闊。

包括北京大學、長沙理工、重慶大學、日本東京中央電力研究所在內的多家單位參與了本工作。長沙理工大學材料學院丁美教授、金屬研究所博士生王志、博士生董寶娟、山西大學博士生張桐耀為本文共同第一作者。韓拯研究員、楊騰副研究員、陳院森為共同通訊作者。

該項工作得到了湖南省團隊百人計劃、國家自然科學基金、科技部重點研發項目、沈陽材料科學國家（聯合）實驗室等資助。

本工作的完成，實現了長沙理工大學在影響因子>30的Nature子刊發表文章的零突破。

圖1.少數層Cr₂Ge₂Te₆范德華異質結器件的制備及其電荷載流子的場效應曲線。

圖2. 少數層Cr₂Ge₂Te₆的載流子與自旋的雙極電場操控。

 (文\圖  丁美 何小勇    審\張國強）