二维磁性材料，因其尺寸优势以及可调控的电子自旋和电荷属性，是自旋电子器件发展的核心材料。寻找具有室温居里温度(Tc)的稳定二维铁磁材料并研究其磁调节机制是推动自旋电子器件发展的基础问题，但仍然具有挑战性。近日我院青年教师吴文卓和许群教授带领学生成功制备了二维氧化镓，相关研究结果发表在Small上，吴文卓和许群两位老师为该论文的通讯作者，河南先进技术研究院硕士生赵兰玉为第一作者。

氧化镓是一种宽带隙半导体材料，由于其独特的光学和电学性质，在微电子、光电检测、存储等领域具有广泛的应用价值。在此基础上，开发兼具铁磁性和半导体性质的二维氧化镓具有巨大的优势和潜力。超临界二氧化碳（SC CO₂）作为一种独特的流体，兼具气体（分子动量高）和液体（分子密度大）的双重优势，实验证明SC CO₂的应力效应选择性地调节共价键的取向和强度，导致原子空间排布的变化，包括晶格膨胀、O空位的引入和Ga-O配位的转变（Figure 1）。磁性测量表明，相对于原始γ-Ga₂O₃，SC CO₂处理后的二维γ-Ga₂O₃具有显著的铁磁性，磁饱和强度可达到0.025 emu/g，居里温度约300 K。该方法通过外部应力场调制Ga₂O₃的本征磁性，而不是利用传统的掺杂磁性杂质或构造缺陷来获取磁性，这项工作为下一代自旋电子候选材料的开发提供了重要的指导。

Figure 1. Ultrathin 2D non-van der Waals γ-Ga₂O₃ with room temperature ferromagnetism was successfully obtained by using supercritical CO₂ (SC CO₂), which selectively modulates the orientation and strength of covalent bonds in γ-Ga₂O₃, leading to the change of atomic structure and magnetic property.

论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202308187