近日，由我院梁希侠教授与刘志锋博士共同指导的2014级硕士研究生刘俊艳，在二维室温铁磁半金属材料的研究方面取得重要进展，相关成果以Computational Search for Two-Dimensional Intrinsic Half-Metals in Transition-Metal Dinitrides为题发表在J. Mater. Chem. C (JMCC) 上。该期刊为SCI一区期刊，影响因子5.06。这一成果标志着我院计算物理方向的研究生培养水平有了显著提高。
自石墨烯发现以来，二维材料成为物理学、材料学、化学等诸多领域的研究热点。随着实验技术的进步，近年来实验合成了越来越多的类石墨烯二维材料，如硅烯、黑磷、过渡金属二硫化物等。由于奇异的物理、化学特性，这些纳米单层材料在诸多领域彰显出巨大的应用前景。然而，这些材料的本征态大多是非磁性的，亦或有磁性但铁磁耦合强度很弱而难以在室温下稳定存在。这极大地阻碍了二维材料在自旋电子学领域的应用。 因此，通过第一性原理高通量计算，搜索具有室温稳定性的本征二维铁磁材料，特别是具有100%自旋极化的半金属铁磁材料，具有重要意义。不仅可以大幅缩短实验周期，加快低维自旋电子学器件开发进程，也将为深层的理论研究提供理想的物质平台。
该论文研究团队，基于最近实验上合成的富氮MoN2层状结构，在TMN2（TM=Ti–Fe，Zr–Ru，Hf–Os）的三十种备选结构中，利用高通量计算，搜索具有本征铁磁半金属性的稳定结构。研究结果表明，具有八面体结构的1T-TaN2单层不仅具有理想的动力学、热学、力学稳定性，而且因为N-N之间的直接交换作用而拥有稳定的铁磁基态，且其居里温度高达339 K。与以往报道过的二维过渡金属化合物不同的是，1T-TaN2单层的半金属性及磁矩主要来源于非金属氮原子的p轨道而非过渡金属原子（Ta）的局域d轨道，这有益于克服因过渡金属原子间强自旋—轨道耦合作用引起的自旋弛豫时间短这一问题。此外，HSE06方法计算得到该体系的半金属带隙为0.72 eV，足以阻止由于热扰动引起的自旋翻转。1T-TaN2单层的上述优良特性有望成为下一代纳米自旋电子器件的理想材料。
全文链接：
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/tc/c6tc04490e#!divAbstract
论文作者依次为刘俊艳, 刘志锋，宋铁磊和崔鑫，刘志锋为第一通讯联系人，内蒙古大学为第一署名单位。该工作得到了国家自然科学基金的支持。
刘俊艳个人简介
刘俊艳，女，汉族，1990年8月出生，山西人，内蒙古大学物理科学与技术学院2014级物理学专业硕士研究生。
刘俊艳同学研究生期间学习成绩优异，具有较强的独立科研能力，科研成果突出。获2014-2017年学业奖学金，内蒙古大学第七届校长励学奖（全校理工科硕士生仅1个名额）。到目前为止，参加国际会议1次，国内会议1次，并做墙报交流；参与国家级科研项目两项（项目编号：11547260和11604165），在国际高水平期刊上发表了SCI论文2篇，其中，第一作者1篇 (IF=5.06, 一区)，第二作者1篇（导师为第一作者）( IF=8.89, 一区)。
