西安交大二维材料能谷极化研究获突破

西安交通大学李平副教授团队在二维材料能谷极化研究领域取得重大突破，为解决摩尔定律瓶颈和器件功耗难题提供了新思路。该团队利用二维材料结构相变，实现了磁性、铁电和能谷三铁序共存及多类型能谷极化，并通过Li+离子插入和激光诱导等方法实现了能谷极化的可逆调控。研究成果发表在《先进功能材料》、《物理评论B》和《物理评论应用》等国际顶级期刊，为非易失性纳米器件设计以及低功耗谷电子器件的开发提供了重要理论基础和技术支撑，在二维材料、能谷电子学等领域具有重要意义。

摩尔定律逼近物理极限，器件功耗成为发展的瓶颈。探索新型信息传输方式成为关键，而能谷自由度为解决这一难题提供了新的途径。实现能谷极化切换及多类型能谷极化是关键挑战。

西安交通大学李平副教授团队提出利用二维材料结构相变实现磁性、铁电和能谷三铁序共存及多类型能谷极化的机制。研究发现，1T和2H相OsBr2单层分别表现出不同的磁性和能谷极化特性。更重要的是，通过Li+离子插入和红外激光诱导，可以实现1T相和2H相之间的可逆结构相变，从而调控能谷极化。该研究为能谷极化调控提供了新的策略，并为非易失性纳米器件设计提供了思路。相关成果发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)期刊上。

针对铁磁体系能谷极化易受外部磁场干扰的问题，该团队进一步研究了反铁磁材料MnBr。研究表明，单层MnBr具有自发能谷极化特性，并可通过应变、磁场、外加电场等多种物理场有效调控。此外，铁电衬底Sc₂CO₂可调控MnBr的金属-半导体转变。该研究拓展了反常谷霍尔效应的实现途径，为低功耗、非易失性谷电子器件设计提供了新平台。相关成果发表在《物理评论B》(Physical Review B)期刊上。

基于上述研究，该团队深入探索了铁电衬底Sc2CO2调控反铁磁MnPSSe的金属-谷极化半导体相变机制，揭示了电荷转移和能带对齐的微观机制，并提出利用非线性霍尔效应器件检测该相变的方法。该研究为调控谷自由度和设计非线性霍尔效应器件提供了新的平台。相关成果发表在《物理评论应用》(Physical Review Applied)期刊上。

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