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硅基自旋电子学发展需要可以实际应用的硅基半导体磁性材料。β-FeSi2是一个窄禁带半导体材料,具有正交晶系结构,在光电子和光伏器件上有广泛的应用,已吸引了大量研究。对于单晶β-FeSi2体材料,有研究表明在低温下是抗磁性的。β-FeSi2多晶薄膜的霍尔效应测量显示,在100K以下具有铁磁性,但是没有铁磁相转变的证据。近年来,对其纳米结构研究比较多,β-FeSi2纳米线甚至具有室温铁磁性。本文我们探索β-FeSi2材料可能的室温铁磁性,致力于铁磁性对晶面和尺寸的依赖关系,获得的主要结论如下: 使用化学气相沉积法(CVD)制备得到半导体性质的β-FeSi2纳米六面体颗粒,平均尺寸约300 nm。这些六面体颗粒具有{100}和{011}两组晶面。在所制得的样品上检测到了磁化强度达15 emu/g的室温铁磁性,这种室温铁磁性也只出现在尺寸大于150 nm的颗粒上。理论计算表明,正是这些晶面引入了这种很强的室温铁磁性,它起源于带隙内表面态上的电子与电子之间的相互作用。 我们的工作提供了在非磁性半导体材料中通过表面引入很强磁性的方法,特定的形貌所具有的特定晶面对于磁性的调节作用将会作为一种新的磁性调控手段引起研究人员的广泛关注。对于我们所合成的β-FeSi2纳米六面体颗粒,内部是半导体材料,表面具有室温铁磁性,这本身已经构成一种复合材料,提供了一个用电信号和光信号控制磁性的有效体系,反过来,也可用磁信号控制电学和光学性质,这在未来的硅基自旋电子器件中可望有重要的应用。