报告人：李平 材料科学与工程学院 副教授

报告时间：2025年12月17日（周三）上午11:00

报告地点：知新楼7楼量子报告厅

邀请人：崔彬副研究员

报告题目：磁性材料的能谷极化及其器件设计

报告摘要：随着信息时代的高速发展，人们对于信息存储的需求越来越高。传统半导体技术主要依赖以电荷为信息载体的晶体管单元，实现对信息的表达、存储、传输和处理。随着摩尔定律的失效，如何利用新原理、新结构和新材料来解决这一器件问题是后摩尔时代半导体技术的发展重点。研究人员充分意识到亟需寻找操控电子的新方式，这将在微观层次上丰富信息编码和操作，对于发展新型自旋电子元器件以及下一代自旋电子学具有重大的意义。铁谷材料因其能谷自由度在动量空间的分离，也使得其能够被稳定的操控，从而可以用于表示“0”、“1”两种状态。

我们预言了一系列具有自发能谷极化的磁性铁谷材料，例如VSiXN₄(X = C, Si, Ge, Sn, Pb), Cr₂COOH, MnBr, Mn₂P₂S₃Se₃, GdI₂, OsBr₂等。我们采用多物理场的手段对能谷自由度进行有效调控，发现内建电场和应变可以诱导VSiXN₄(X = C, Si, Ge, Sn, Pb)从谷极化半导体—谷极化半金属—谷极化量子反常霍尔绝缘体—谷极化半金属—谷极化半导体(或谷极化金属)的谷相关多重拓扑相变。铁磁材料Cr₂COOH与反铁磁材料MnBr均可以实现能谷极化，但它们所实现的反常谷霍尔效应完全不同。针对铁磁材料Mn₂P₂S₃Se₃，我们设计基于非线性霍尔效应的谷极化相变检测器。此外，我们提出一种机制，通过二维双层材料的层间滑移实现对磁性、铁电和谷极化的操纵。重要的是，我们在双层GdI₂体系证实了这种机制的可行性，并通过自旋哈密顿量和层间电子跃迁揭示了滑移铁电诱导磁相变的微观物理机制。我们还提出通过结构相变可以实现多种类型能谷极化和三铁序共存。我们的研究将为铁谷材料的应用提供新场景。

简介：李平，西安交通大学材料科学与工程学院副教授。主要研究方向为低维材料新奇量子态及其器件设计，以第一/共一/通讯作者在Nature Communications (1篇), Advanced Materials (1篇), Nano Letters (2篇), Advanced Functional Materials (2篇), npj Computational Materials (1篇), Physical Review系列 (10篇), Applied Physics Letters (5篇)等期刊发表论文60余篇，其中包含ESI高被引论文7篇。入选了美国斯坦福大学发布的2022-2024年全球前2%顶尖科学家榜单。先后主持了国家自然科学基金面上项目和青年项目、获得陕西省青年科技新星基金资助、陕西省先行区科创企业培育项目等15项科研项目。担任Physical Review Letters、Advanced Materials、Journal of the American Chemical Society、Nano Letters、ACS Nano等众多著名期刊审稿人，并荣获英国皇家物理出版社最值得信赖审稿人(IOP Publishing trusted reviewer)。