近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室、化学与材料科学学院教授杨金龙研究组在寻找具有室温半金属
磁性材料方面取得重要理论进展，使得制备可在常温环境下工作的自旋电子器件成为可能。此成果发表在《美国化学会志》上。
自旋电子器件基于电子自旋进行信息的传递、处理与存储，具有目前传统半导体电子器件无法比拟的优势。其中，半金属
磁性材料由于可以提供完全自旋极化的载流子，被视为构建自旋电子器件的理想材料。为使自旋电子器件能在常温下工作，半金属
磁性材料必须具有高于室温的铁磁居里温度、较宽的半金属能隙，以及显著的磁各向异性能，至今人们还没有找到同时满足这些条件的
磁性材料。
杨金龙研究组基于LaMnAsO和LaZnAsO两种已经存在的物质，设计了一种新的层状合金材料La(Mn0.5Zn0.5)AsO。这是一种与传统“1111”型铁基超导体同构的反铁磁半导体材料。通过在该材料的[LaO]+层进行电子掺杂(H-/F-替换O2-)，或者空穴掺杂(Ca2+/Sr2+替换La3+)，可以诱导该材料从反铁磁半导体转变成铁磁半金属。理论预测新材料的居里温度可达 600 K(50% 浓度H掺杂)与475 K(25% 浓度Ca掺杂)，半金属能隙可达0.74eV。同时，该体系的准二维结构赋予材料极高的磁各向异性能，其理论预测值比目前已获得的半金属材料高一至两个数量级。
这一工作为制备具有室温半金属
磁性材料指出了一个明确的方向，有望对自旋电子器件的研究与应用产生重要的影响。
上述研究得到了中国科学院、科技部、国家自然科学基金委与量子科技前沿协同创新中心的支持。
