거대한 스핀 필터 터널 자기저항을 가진 2차원 Mn2CF2 MXene 기반 자기 터널 접합

2차원(2D) 본질적 강자성체의 발견은 원자 규모 두께, 감소된 스핀 산란 및 우수한 계면 품질을 통해 기존 MTJ의 한계를 극복하고 높은 스핀 분극을 유지하는 반데르발스(vdW) 자기 터널 접합(MTJ)을 실현하는 새로운 길을 열었습니다. 우리는 비평형 그린 함수(DFT + NEGF) 형식을 결합한 1원리 밀도 범함수 이론 계산을 사용하여 2D MXene Mn2CF2 기반 vdW 헤테로구조의 스핀 의존 수송 특성을 조사했습니다. 가로 2H-MoS2/Mn2CF2 장치에서 완벽한 스핀 필터링과 선형 전류-전압(I-V) 반응을 갖는 오믹 접촉을 관찰했습니다. 수직형 MTJ에서는 Mn2CF2가 스핀-필터 장벽으로 작용하고, 1T-MoS2가 전극으로 쓰이며, 금속성, 반도체성 및 혼합 장벽의 두께와 적층 구성 변화에 따른 터널 자기저항(TMR)을 계산했습니다. 4층 2H-MoS2 장벽이 가장 높은 TMR 7.21 × 10^5%와 큰 피크 대비 골 전류 비율을 나타냈으며, 단일층 2H-MoS2도 높은 바이어스 하에서 10^3%의 상당한 TMR을 유지했습니다. 반면 5층 1T-MoS2 장벽은 감소된 스핀 주입 효율로 인해 TMR이 크게 억제되고 특정 바이어스 이상에서 스핀 전이에 의해 영향을 받았습니다. 이 결과는 Mn2CF2 기반 2D vdW 헤테로구조가 높은 TMR과 뚜렷한 음의 미분 저항을 결합한 차세대 스핀트로닉스 장치용 유망한 플랫폼임을 확인하며, 실험적 실현을 위한 견고한 이론적 기반을 제공합니다.