近日，8455新葡萄场网站物理系/钱伟长学院任伟教授团队在二维量子材料研究领域取得重要突破，从第一性原理计算出发设计了一种具有多压性质的二维体系，该物质在不同应变作用下可以有多种不同的响应方式。研究成果发表在国际著名期刊Nano Letters，论文题目为“Multipiezo effect in altermagnetic V2SeTeO monolayer”，8455新葡萄场网站为第一通讯单位，通讯作者为8455新葡萄场网站物理系任伟教授和青年教师高恒。8455新葡萄场网站物理系硕士研究生朱钰和陈泰康为共同第一作者。
为了不断追求信息电子器件的微型化，需要探索新的自由度和方法来集成和操纵低维材料中的多种功能。由于纳米体系的高延展性，应变工程现已作为一种有效的方法来调控量子材料和电子器件的各种物理性质。人们可以基于多功能纳米系统中对应变的不同响应来建立不同的压效应，如压电、压光和压磁性。
本研究首次设计了Janus双面单层altermagnetic（交替磁性）材料V2SeTeO，并预言了其具有的新奇“多压”效应。奇特的交替磁性磁构型实现了C-paired晶体能带谷极化机制，这使得实验上可以通过面内单轴应变实现谷极化，从而得到压谷效应。在此类压谷效应的基础上加上适当的空穴掺杂，可以进一步调节费米能级附近相反方向自旋的能带，从而实现压磁效应。研究还表明Janus结构天然的面外对称性破缺可以产生一个面外压电。值得一提的是，该材料的压电效应和压磁压谷效应都十分优异，压电效应中的压电系数为e32=e31= 0.322×10−10 C/m，在4%拉伸应变下可以得到128meV的谷极化强度，在4%拉伸应变加上0.02h/u.c.的空穴掺杂可以得到0.020μB的净磁矩。因此本工作预言了二维材料体系中的多压效应，为理论设计多功能纳米器件提供了新思路，在纳米电子学、光电子学、自旋电子学和谷电子学方面有潜在的应用。
本工作得到了国家自然科学基金重点及面上项目、上海市科学技术委员会优秀学术带头人项目、8455新葡萄场网站上海市科学与工程计算专业技术服务平台和8455新葡萄场网站“五五战略”量子科技方向的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c04330
