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在室温下为单层纳米板进行巨型Zeeman分裂

Chi Li ¹, Sheng-Chih Hsu ¹, Jun-Xiao Lin ²

⁰Department of Chemistry, National Taiwan Normal University, Taipei 11677, Taiwan, ROC.

Journal of the American Chemical Society +

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2020年十一月30日

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概括

在2D纳米片中观察到巨型泽曼分裂和零场分裂 (ZFS). 这项研究合成了Mn2+合的CdSe纳米片,揭示了由于稀释磁性半导体材料中的sp-d交换相互作用而导致的大型ZFS和巨型Zeeman分裂.

科学领域

材料科学
凝聚物质物理学
纳米技术

背景情况

具有原子厚度的二维 (2D) 纳米板表现出独特的量子现象.
稀释磁性半导体 (DMS) 对于自旋电子应用具有前景.
了解低维材料的自旋动力学对于先进的电子学来说至关重要.

研究的目的

合成和表征Mn2+配合的CdSe纳米片.
在这些二维材料中研究巨型齐曼分裂和零场分裂 (ZFS).
探索稀释磁性半导体应用的含义.

主要方法

单晶CdSe (乙二胺) 0.5纳米板的溶热合成.
引入可调节量的Mn2+ (0.5-8.0%) 剂.
温度变化的电子磁共振 (EPR) 光谱和光谱模拟.
磁圆二元化 (MCD) 的测量.

主要成果

在Mn2+化CdSe纳米片中观察巨大的Zeeman裂变和大型ZFS (D=3850 MHz).
网格收缩和光归因于Mn2+ (S = 5/2) 的五个不配对的电子.
兴奋子动态由与旋转相关的过渡 (4T1 → 6A1) 主导,寿命长 (20.5295μs).
巨大的有效g值 (高达231±21) 表明强烈的sp-d交换相互作用.

结论

合成的2D CdSe纳米板具有稀释磁性半导体的特性.
2+离子的轴性扭曲是造成大型ZFS的原因.
巨大的Zeeman分裂突出了2D单层模式中的显著sp-d交换相互作用,为新型旋转器件铺平了道路.