近日，Advanced Materials（《先进材料》）期刊在线发表了物理科学与技术学院何军教授课题组有关二维磁性氧化物的最新研究成果。文章题目为“Tuning 2D magnetism in cobalt monoxide nanosheets via in situ nickel-doping”。物理科学与技术学院为文章第一署名单位，2020级博士研究生姜健和中山大学冯文勇博士为文章第一作者，何军教授和程瑞清副研究员为文章通讯作者。该工作受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、中国科协青年人才托举工程等项目的资助，研究过程中得到了中山大学裴艳丽教授的大力支持。

自二维磁性在CrI₃、Cr₂Ge₂Te₆等晶体材料中被发现以来，二维磁性材料由于其超薄的厚度、独特的物理特性以及在自旋电子学领域的潜在应用受到了广泛的关注与研究。近年来，诸如缺陷工程、表面功能化和磁性原子掺杂等策略已被用于调控二维层状材料的磁性质，如饱和磁化强度和居里温度（T_c）等。然而，截止目前，二维非层状材料中实现高浓度掺杂的报道很少，其主要面临以下挑战：(1)掺杂剂掺杂效率低及其短期稳定性；(2)掺杂剂的引入会使得材料的晶格结构不可避免地发生变化；(3)二维非层状晶体的各向同性共价键很稳定，很难被取代。因此，实现二维非层状晶体稳定的高浓度取代掺杂仍然是一个巨大的挑战。

有鉴于此，何军课题组通过范德华外延策略在云母衬底上成功合成了超薄的二维镍掺杂氧化亚钴单晶。由于外延层和云母基底之间的弱相互作用，掺镍氧化亚钴的厚度可以薄至几个纳米，且具有良好的同质性和重现性。结合拉曼光谱、X射线光电子能谱和高分辨透射电子显微镜表征，验证了镍原子有效地取代了氧化亚钴晶格中的钴原子，掺杂形式为取代掺杂，元素统计结果表明掺杂浓度可以稳定在15%左右。与原始的二维非铁磁性氧化亚钴相比，二维镍掺杂氧化亚钴晶体表现出明显的铁磁行为，居里温度为180 K。理论计算进一步表明，不同的镍掺杂浓度会扰乱八面体配位场的对称性，从而形成了长程铁磁序，其净磁矩随掺杂浓度的增加先增大后减小，为镍掺杂引起的氧化亚钴的铁磁性提供了明确的证据。本文为通过取代掺杂来调制二维氧化物半导体的磁有序态和竞争相关态提供了新途径。

近一年来，何军课题组依托武汉大学人工微结构教育部重点实验室，在二维电子材料及器件方面取得了一系列重要进展，以通讯作者身份发表Nature Mater. 1篇，Nature Electron. 1篇，Nature Commun. 3篇，以及Adv. Mater. 4篇。 

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202301668