2022年1月5日，Wiley旗下著名期刊《先进科学》（Advanced Science）第9卷第1期出版了我校材料科学与工程学院、材料与形与模具技术国家重点实验室常海欣教授团队题为“Highly-Tunable Intrinsic Room-Temperature Ferromagnetism in 2D van der Waals Semiconductor Cr_xGa_1−xTe”的研究论文。我校博士生张高节为论文第一作者，常海欣教授为论文通讯作者。

2005年，《Science》杂志编委在创刊125周年之际，提出了125个重要的前沿科学问题，其中就包括“是否可能制造出室温下的磁性半导体？”该问题一直是科学界的巨大挑战。铁磁半导体是一种兼具铁磁性和半导体性的半导体材料，是下一代低能耗集成电路、自旋电子学与部分自旋量子器件的基础。近十多年以来，传统的本征铁磁半导体如Mn_xGa_1-xAs（≤200K）和最近发现的二维范德华本征铁磁半导体如Cr₂Ge₂Te₆和CrI₃的居里温度都远远低于室温（≤70K），极大地限制了它们在低能耗集成电路与量子器件中的实际应用。

常海欣教授基于二维范德华材料的研究基础，成功生长了范德华半导体CrGaTe单晶晶体，并在其中观察到了高度可调的本征室温铁磁性。范德华半导体Cr_xGa_1−xTe不仅具有适中的带隙（～1.62-1.66 eV）和高于室温的居里温度（Tc～314.9-329 K），而且其饱和磁矩还可以通过改变厚度和Cr浓度被有效地调节～75.9和～5.4倍。特别地，当将Cr_xGa_1−xTe晶体减薄到二维尺度时（＜10 nm），其居里温度仍能维持在室温以上。该发现大幅提高了本征铁磁半导体的居里温度，为其室温的实际应用提供了基础。此外，该团队还开发了一系列其它铁磁二维晶体材料，如本征室温铁磁CrTe二维晶体（Nature Communications，2021）、近室温本征铁磁性Weyl拓扑半金属Cr_xW_1-xTe₂（Advanced Functional Materials，2020）、本征近室温铁磁范德华半导体Cr_xMo_1-xTe₂（ACS Applied Materials & Interfaces，2021）和室温反铁磁半导体MnTe二维晶体(Chemistry of Materials, 2021)，并展示了相关二维铁磁晶体在室温低能耗二维器件与亚10nm尺度存储领域的潜力。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202103173