[发明专利]一种电场调控的二维自旋电子器件及其制备方法

权利要求书

1.一种电场调控的二维自旋电子器件，其特征在于：包括第一BN二维材料/掺杂铁磁金属的III-VI族硫属化物二维材料/第二BN二维材料的三明治结构、分别与第一BN二维材料和第二BN二维材料连接的第一透明电极和第二透明电极，以及与掺杂铁磁金属的III-VI族硫属化物二维材料连接的沟道电极；所述掺杂铁磁金属的III-VI族硫属化物二维材料化学式为M_1-zT_zX，其中M＝Ga、In，X＝S、Se，T＝Fe、Co、Ni中的一种或几种或它们的合金，其中0.10>z>0；所述掺杂铁磁金属的III-VI族硫属化物二维材料是在III-VI族硫属化物二维材料的晶格替位或间隙位掺杂铁磁金属以实现电子自旋极化。

2.根据权利要求1所述电场调控的二维自旋电子器件，其特征在于：所述第一BN二维材料和第二BN二维材料的厚度为1～5分子层。

3.根据权利要求1所述电场调控的二维自旋电子器件，其特征在于：所述第一透明电极和第二透明电极材料同时为石墨烯二维材料、ITO、AZO中的一种。

4.根据权利要求1所述电场调控的二维自旋电子器件，其特征在于：所述掺杂铁磁金属的III-VI族硫属化物二维材料的厚度为从单分子层到小于10nm。

5.根据权利要求1所述电场调控的二维自旋电子器件，其特征在于：所述沟道电极材料为石墨烯二维材料、Au、Ti/Au叠层、Ni/Au叠层、Cr/Au叠层中的一种。

6.根据权利要求1所述电场调控的二维自旋电子器件，其特征在于：所述掺杂铁磁金属的III-VI族硫属化物二维材料其中铁磁金属掺杂量小于10％。

7.权利要求1～6任一项所述二维自旋电子器件的电场调控方法，其特征在于：将激光垂直入射器件，激发电子经由沟道回路产生自旋电流；通过第一透明电极和第二透明电极向第一BN二维材料/掺杂铁磁金属的III-VI族硫属化物二维材料/第二BN二维材料的三明治结构施加垂直电压产生垂直电场，通过调控电压调节掺杂铁磁金属的III-VI族硫属化物二维材料的磁耦合和电子自旋极化，从而调控自旋电流的极化率。

8.根据权利要求7所述电场调控方法，其特征在于：所述垂直电场对二维自旋电子器件自旋电流极化率的调控范围为0～100％。

9.根据权利要求7所述电场调控方法，其特征在于：所述垂直电压的范围为

10.根据权利要求7所述电场调控方法，其特征在于：温度条件T范围为0K≤T≤300K，环境为空气环境或真空环境。

11.根据权利要求7所述电场调控方法，其特征在于：所述激光的波长为300nm～580nm，所述激光的功率为50μW～5mW。