文 献 综 述
研究和理论背景：碳元素可以说是世界上存在最为广泛的元素之一，有着多种多样的存在形式。自纳米材料兴起以来，纳米碳材料一直是科.学家所研究的热点。继1985年发现富勒烯、1991 年发现碳纳米管之后，两位英国科学家Andre Geim和Konstanitin Novoselov于2004年采用微机械法得到单层石墨烯，并以此得到了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积而成的二维碳材料。这种碳材料仅有一个碳原子的厚度，有着良好的结晶度，且异常稳定，由于其特殊的结构而产生了许多优异的性能，其巨大的应用潜力引起了人们的强烈关注，也引发了一股研究热潮。
二维材料是厚度为几纳米或更小的由单层原子组成的结晶材料。这些材料中的电子可以在二维平面中自由移动，但它们在第三方向上的运动受量子力学的限制。自从第一个二维材料———石墨烯，于2004年问世以来，迄今为止已有约700种二维材料被实验或理论认证可以稳定存在。其中部分材料已用于光伏，半导体，电极和生物监测等应用中。自十多年前发现石墨烯以来，二维层状材料（2DLM）一直是材料研究的核心焦点。其特殊结构影响并革新了电子器件的设计，出现了前所未有特征或独特的功能；除了石墨烯，二硫化钼是其之后的第二种最受欢迎的二维材料。在某些情况下，二硫化钼可以以新的方式改变石墨烯的光学和电子性质；通过控制合成二维纳米结构的单晶钙钛矿，科学家获得了高太阳能转化效率的光伏材料。预计到2025年，二维材料的全球市场将达到3.9亿美元。二维材料的独特性能，特殊结构和庞大的潜在市场吸引了许多科学家的研究兴趣。
二维铁磁半导体去材料国内外研究现状。磁性材料作为一种功能材料，在现代电子器件中扮演了越来越重要的角色。传统意义上认为过渡金属和稀土元素是磁性的来源。原因是这些元素的局域d/f轨道上部分占据的电子，由于强库仑相互作用，按量子力学规则，会自发形成局域磁矩。再通过直接耦合、双交换或者超交换等自旋相互作用产生宏观磁序。因此，在制备具有重要应用前景的半导体基磁性材料时，常见的方法就是在半导体材料中掺杂磁性元素来诱导磁性。
由于自发净磁化、有限温度下适中的电阻率，二维(2D)铁磁半导体在自旋电子学应用中具有独特的潜力，引起了人们极大的研究兴趣。自2017年剥离型2D FM Cr2Ge2Te6和Cr3层的开创性实验工作以来，大量新现象和2D磁性材料被报道。然而，它们的居里温度(Cr2Ge2Te6和CrI3分别为TC，20和45 K)甚至低于液氮温度(77 K)，这严重限制了它们在自旋电子学中的实际应用。因此，很有必要开发新的2D铁磁晶体，其具有强的长程自旋有序性，能够在室温以上存活。
二维材料MoS2与同为二维材料的石墨烯相比有所不同:二硫化钼有着1.8eV的能带隙，但石墨烯根本不存在能带隙。这就意味着二硫化钼在纳米晶体管方面可能有着很广阔的应用前景。自旋电子行为的发现(如巨磁阻效应)为操纵材料的自旋和电荷提供了新的维度，从而产生了新的功能性自旋电子器件。
自旋电子材料最有前途的候选材料之一是铁磁(FM)半导体。与通常的反铁磁(AFM)绝缘体不同，FM半导体在有限的温度下同时具有自发的净磁化和适中的电阻率，从而导致潜在的自旋电子学应用，例如数据存储、传感、电容器和逻辑器件。
为了实际利益，一个可行的调频半导体与强铁磁性，可以生存在室温(300k)是非常可取的。然而，调频半导体在自然界是罕见的，它们的居里温度通常比室温低得多，例如最近实验实现的二维(2D)调频半导体，其居里温度低于45 K。事实上，自从半个多世纪前第一个调频半导体(CrBr3)被发现以来，尽管经过几十年的巨大努力，室温本征调频半导体的实验观察从未被报道过。众所周知，由于电荷载流子驱动的强双交换相互作用，FM金属可能具有非常高的T(例如，Sr2FeMoO6双钙钛矿的420K和2D Fe2Si的780K)。类似地，在稀磁半导体(DMSs)中，载流子介导的交换可以导致相对强的FM耦合。
然而，可再现的温度系数仍然被限制在200 K以下(例如，gamma;-氨基丁酸为155 K)。载流子注入可以进一步增强铁磁性，但是掺杂高浓度的载流子会破坏半导体特性。另一方面，在传统的本征FM半导体中，由超交换驱动的FM耦合是无载波的，但是通常相当弱，导致温度低于100 K。
尽管从原理上讲，超交换机制并不禁止强半导体铁磁性的出现，但在不引入载流子的情况下，本征FM半导体的TC是否能提高到室温，这仍然是一个关键的未决问题。在这里，我们证明了超交换确实可以导致无载流子室温半导体铁磁性。利用双轨道模型，我们揭示了一个普遍的机制，即半导体中的调频耦合可以通过减小占据和空自旋极化轨道之间的虚拟交换间隙(Gex)来显著增强相邻的磁铁。然后将探索的机制应用于两个实验报道的系统，即CrI3 和CrGeTe3薄层，它们是具有低Tc的本征FM半导体。通过铬与钨的等价合金化来构建合金化合物CrWI6和CrWGe2Te6单层，占据的W-t2gdarr;和空的Cr-egdarr;轨道之间的Gex大大降低。
第一性原理计算和经典蒙特卡罗(MC)模拟表明，CrWI6和CrWGe2Te6单层都是鲁棒的本征FM半导体，TC为180 K，这确实比原始CrI3 (45 K)和CrGeTe3薄层(30 K)高得多。在不引入任何载体的情况下，在小的拉伸应变(4%)下，CrWGe2Te6单层的玻璃化转变温度可以提高到室温(300 K)。
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