德国于利希研究中心成功制造并实验验证全球首个二维半金属材料

文章导读

你是否想过，未来的芯片能在室温下以近乎零能耗运行？德国于利希研究中心团队首次成功制备出全球首个二维半金属材料——仅两个原子层厚的铁钯合金，突破性地实现了室温下对特定自旋电子的选择性传导。这一发现颠覆了半金属必须依赖极低温环境的传统认知，且材料性能稳定、可调、兼容现有工艺。它不仅为高能效自旋电子器件铺平道路，更揭开了纳米级磁性器件开发的新篇章。颠覆性材料已现，量子科技的下一程从这里开始。

— 内容由好学术AI分析文章内容生成，仅供参考。

7月16日，德国于利希研究中心Xin Liang Tan研究团队在《物理评论快报》（Physical Review Letters）发文，成功制造并实验验证世界上首个二维半金属材料——由铁和钯构成的超薄合金，其厚度仅为两个原子层。该材料在室温下能选择性传导特定自旋方向的电子，为开发更高能效、更强性能的自旋电子器件提供了全新路径。

相比传统电子技术依赖电荷传输，自旋电子技术能同时利用电子的电荷和自旋进行高效数据存储与处理。半金属仅允许特定自旋方向的电子通过，这一特性使其成为自旋电子学领域的关键选择。然而，所有已知半金属材料均需在极低温条件下运行，且表面特性易受破坏，严重制约了实际应用场景的拓展。研究人员成功在钯晶体表面制备出由铁和钯构成的二维超薄合金，其厚度仅相当于两个原子层，首次实现了此类材料的二维半金属特性。通过采用先进的“自旋分辨动量显微镜”技术，团队观测到该材料仅能传导特定自旋方向的电子，这一关键发现直接验证了二维半金属的存在。这种新材料不仅不依赖完美的晶体结构，还能通过调节铁的含量对其电子特性进行精准调控。值得关注的是，该材料不仅在室温条件下仍能保持稳定性能，能与现有薄膜技术良好兼容，而且具有自旋极化方向与磁化方向相反的独特电子特性，为开发纳米级磁性器件提供了新的可能。该研究首次在室温下实现了具有自旋选择性的二维半金属材料，突破了传统半金属依赖极低温环境的限制，为开发高能效自旋电子器件奠定了关键材料基础。‌‌