新型Heusler自旋零能隙半导体的能带调控和磁输运特性研究

项目名称： 新型Heusler自旋零能隙半导体的能带调控和磁输运特性研究

项目编号： No.11474343

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 王文洪

作者单位： 中国科学院物理研究所

项目金额： 90万元

中文摘要： 自旋零能隙半导体是最近发现的一种具有极大应用潜能的自旋电子学材料。它具有高的铁磁居里温度、高载流子迁移率和100%自旋极化率等独特的物理性能。然而，目前自旋零能隙半导体的开发和研究仅局限在磁性元素掺杂的氧化物材料，导致研究对象种类单一。我们前期的理论计算和实验结果预期，通过原子占位设计和能带结构调控，可以在Heusler合金体系开发出一大类新型自旋零能隙半导体材料。本项目将在这些前期工作的基础上，进一步明确Heusler合金体系能带有效设计和调控手段，阐明自旋零能隙半导体材料的自旋电子态和磁输运性能关联，研究原子占位有序度、晶格畸变、温度和晶体取向对磁输运特性的影响规律，建立设计此类自旋电子学材料的理论框架以及相关制备工艺，将新型Heusler自旋零能隙半导体开发成自旋电子学的核心材料。

中文关键词： Heusler合金；磁性薄膜；自旋零能隙半导体；自旋电子学

英文摘要： Spin gapless semiconductors (SGS) are a newly discovered spintronic materials characterized by the existence of a half-metallic-like spin down gap while a zero-width gap emerging in the spin up direction across the Fermi level. The unique band characteristics of SGS indicate novel transport properties and applications in spintronic devices, considering that the conducting electrons are not only 100% spin polarized but also easily excited. In this project, based on the understanding of the special band structure character of Heusler alloys, we propose a novel way to search for Heusler-type spin gapless semiconductors by tuning the band structure directly. Our first target is to set up a general physical principle to design these materials by tuning the energy gaps in Heusler alloys. On the one hand, we will experimentally synthesis a series of candidate Heusler-type spin gapless materials and investigate their magnetotransport properties. On the other hand, the typical spin gapless semiconductors, such as Mn2CoAl will be further systematically investigated, and the key focus here will be given to the materials optimization and its possible application in spin-injection devices.

英文关键词： Heusler alloys;Magnetic thin films;spin gapless semiconductors;Spintronics