磁电阻效应一直是凝聚态物理领域中非常重要的研究方向之一，其中二维磁性材料在磁电阻效应的研究中也吸引了很多的关注。各种新型二维磁性材料的合成激发了研究者对二维磁性材料与器件研究的热情。然而，令人遗憾的是，大多数具有本征磁性的二维材料是不稳定的，对空气极其敏感，这给它们的实际应用提出了更多要求，也带来了很多困难。磁性半导体具有电荷和自旋的双重属性，而且具有广泛可调的性质，是未来自旋电子器件的重要组成部分。这样，在空气中仍能保持高稳定性的二维磁性半导体材料在磁性器件的研究中将具有无可比拟的优势。

中国科学院半导体研究所魏钟鸣团队和北京大学廖志敏团队合作利用Fe原子掺杂的二维半导体材料SnS2 （Fe-SnS2）构建的同质结，研究了在该同质结器件中存在大的不饱和磁电阻效应。Fe-SnS2是一种掺杂磁性元素的二维磁性半导体，具有非常优异的稳定性，在空气中仍能稳定保持。通过低温输运测量表明，该同质结器件表现出完全不同于原始纯SnS2材料的抗磁特性。在平行磁场（磁场平行于样品平面）下磁电阻值高达1800%，垂直磁场（磁场垂直于样品平面）下磁电阻值也高达600%，这表现出明显的磁电阻各向异性特征。Fe-SnS2同质结的磁电阻值比同等条件下纯SnS2的表现大了一个数量级还要多。基于二维磁性半导体Fe-SnS2的同质结器件具有高的磁电阻值和明显的磁电阻各向异性，这在磁性半导体的研究中并不常见，是对磁性半导体研究的重要补充。加上Fe-SnS2的高稳定性，这使得Fe-SnS2同质结在未来的磁存储等领域的应用中具有重要的潜力。该工作也为二维磁性半导体的进一步研究和更多功能的实现提供思路。

图1. Fe-SnS2同结器件原理图。

文章信息：

Large unsaturated magnetoresistance of 2D magnetic semiconductor Fe-SnS2 homojunction

Jingzhi Fang, Huading Song, Bo Li, Ziqi Zhou, Juehan Yang, Benchuan Lin, Zhimin Liao, Zhongming Wei

J. Semicond. 2022, 43(9): 092501

doi: 10.1088/1674-4926/43/9/092501

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/9/092501