磁性隧道结 (MTJ) 是磁性随机存取存储器、磁性传感器和可编程逻辑器件等自旋信息技术的核心元器件。近年来，基于二维 (2D) 范德华 (vdW) 异质结构的磁性隧道结为自旋电子器件的低功耗和小型化提供了前所未有的机会。2022年，[Nature 606, 663 (2022)]综述文章预言了当磁性隧道结特征尺寸小于20 nm时，基于传统材料的磁性隧道结将达到其性能极限，而基于全二维磁性隧道结有望突破传统磁性材料隧穿结的极限，并预测将于2030年成功研制全二维室温工作的磁隧穿结。然而，迄今所报道的范德华磁性隧道结工作温度都远远低于室温。研制出可以在室温下工作的全二维磁性隧道结是其走向应用的一个重大挑战。 针对以上挑战，中国科学院半导体研究所王开友研究员课题组与华中科技大学常海欣教授课题组及其合作者 ，成功研制了全二维范德华铁磁和半导体异质结（Fe3 GaTe2 /WSe2 /Fe3 GaTe2 ） 器件，首次在全二维范德华器件中实现了很大的室温隧穿磁电阻效应，突破了此前范德华磁性隧道结器件仅能在低温下工作的瓶颈。在室温下，器件表现出正负对称的非线性电流-电压曲线，反映出优异的隧穿特性。器件在室温下具有85%的磁电阻效应，磁电阻随温度的降低而升高，在10 K的低温下隧穿磁阻高达164%。分析发现磁电阻随温度的变化满足幂律关系P = P 0 (1-T /T C )β Fe3 GaTe2 的铁磁/半导体异质界面具有很高的自旋极化度（10 K为67%；室温为55%），而且通过优化中间层，完全可以获得更大的磁电阻效应，该工作不仅对研制新型全二维自旋电子器件和研究二维半导体自旋物理有重要意义，而且有助于推动全二维自旋电子器件走向应用。
图1. (a) Fe3 GaTe2 /WSe2 /Fe3 GaTe2 磁性隧道结的示意图。(b) 器件的光学显微镜照片。刻度尺：10 μm。左下角的红色曲线显示了由原子力显微镜测量的中间层WSe2 厚度。(c) 器件在室温下的电流-电压特性曲线。(d) 室温恒定电压下器件的电阻、隧穿磁阻随磁场强度的变化，显示该器件在室温下有高达85%的磁电阻效应。 相关成果以“Large Room-Temperature Magnetoresistance in van der Waals Ferromagnet/Semiconductor Junctions” 为题，发表于《中国物理快报》(Chinese Physics Letters 39, 128501 (2022) ) ，并被选为封面故事。朱文凯博士、谢世鸿、林海龙为论文共同第一作者，常海欣教授和王开友研究员为论文共同通讯作者。
通讯作者
王开友 ，中科院 半导体研究所 研究员，博士生导师，超晶格国家重点实验室主任。 2005年在英国诺丁汉大学天文物理学院获得哲学博士学位。随后在英国诺丁汉大学、日立剑桥研究实验室工作，曾在波兰科学院物理研究所和丹麦玻尔研究所进行访问研究。2009年入选中国科学院高技术人才计划，加入半导体研究所超晶格国家重点实验室工作，2012获国家杰出青年基金资助，曾入选科技部创新人才推进计划“中青年科技领军人才”，并入选百千万人才工程“有突出贡献中青年专家”。长期从事自旋电子学及半导体微纳器件方面的研究，并取得了一系列有一定影响力的研究成果，迄今在国际核心刊物上合作发表了130多篇科技论文，发表的文章被引用6000多次，授权了15个国内外发明专利。当前是中国物理学会理事、半导体物理专业委员会主任和多个专业委员会委员，是国内外多个杂志编委，获得多个国内外奖励。
通讯作者
常海欣 ，华中科技大学教授、博士生导师，IAAM Fellow。 2007年于中科院金属研究所获材料学博士学位，2007-2009年在清华大学化学系从事博士后研究，2009-2011年于香港理工大学ITC纳米中心任研究助理，2011-2014年于日本东北大学原子分子高等材料研究机构（WPI-AIMR）先后任助手、助理教授。2014年以来任华中科技大学教授。主要研究领域为二维材料、量子材料及其器件。在Nat. Commun., Cell Rep. Phys. Sci., Adv. Mater., Nano. Lett., Energy Environ. Sci., Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., ACS Nano 等发表相关论文90余篇，引用5683次，入选2020、2021年 Elsevier （爱思唯尔）高被引学者。
第一作者
2022年于中科院半导体研究所获得理学博士学位。主要致力于二维异质结光电和自旋器件的设计以及器件原理研究，迄今发表了包括Advanced Materials, Advanced Functional Materials, npj 2D Materials and Applications 等在内的科技论文10余篇，其中第一作者文章4篇，已授权中国发明专利2项，美国专利1项。
第一作者
谢世鸿 ，英国诺丁汉大学与中科院半导体研究所联合培养博士生。 2019年本科毕业于南开大学物理科学学院，后进入英国诺丁汉大学物理与天文学院攻读博士学位。主要研究方向为基于低维材料的光电探测器和铁电/铁磁存储器件。以第一作者在npj 2D Materials and Applications, 2D Materials, Chinese Physics Letters 期刊上发表文章3篇。
第一作者
2018年毕业于北京科技大学物理系，后进入中科院半导体研究所超晶格国家重点实验室攻读博士学位。主要研究方向为基于低维磁性材料的磁存储单元制备与研究。在 ACS Appl. Mater. Interfaces，Nanoscale 等期刊上发表文章6篇，引用90余次。曾获得中国科学院大学国家奖学金，三好学生等荣誉称号。
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