近日，我院物理系低维材料设计与器件模拟团队基于高通量计算筛选，提出了一系列新型亚铁磁半导体材料。相关研究成果以“High-throughput screening of ferrimagnetic semiconductors with ultrahigh Néel temperature”为题，发表在《Physical Review Materials》上。

亚铁磁半导体兼具自旋极化和半导体特性，是构建高效自旋电子器件的重要材料。然而，实现高奈尔温度 (TN) 的铁磁半导体一直是材料科学中的难题。常规铁磁材料通常需要通过掺杂实现自旋极化，这不仅增加了材料的不稳定性，还限制了其在高温条件下的应用。针对这一挑战，该团队通过高通量密度泛函理论 (DFT) 计算，从近44,000种材料中筛选出19种具有本征亚铁磁特性的候选材料，涵盖了10种双极磁性半导体 (BMS) 和9种half-半导体 (HSC)。其中，LiFe5S8 显示出高达1059K的奈尔温度，为设计高温自旋电子学器件提供了潜在的材料平台。

该研究证明了高通量筛选在发现新型自旋材料中的有效性，筛选出的亚铁磁半导体材料不仅具有较高的TN，还在理论上具备较好的热力学稳定性，具有良好的实验可行性。然而，进一步的实验验证仍是关键，特别是对于那些凸包能量上接近0的结构。未来将结合机器学习等数据驱动方法，进一步加速自旋电子学材料的筛选和优化。

该研究工作第一单位为合肥工业大学，第一作者为物理系汪海迪副教授，通讯作者为合肥工业大学物理系刘小峰老师、中国科学技术大学李星星教授。研究工作得到了国家自然科学基金、省重点研发、合肥工业大学中央高校基本科研业务费等项目的资助以及合肥工业大学和中国科学技术大学超级计算中心的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.9.054403

图/文 汪海迪 审核/高伟清