2025年4月14日，南燕大讲堂第120讲拉开帷幕。韩国科学技术翰林院院士、中国科学院外籍院士、韩国成均馆大学Young Hee Lee教授受邀为北大深研院师生带来题为“二维磁性半导体的最新研究突破”（Recent Progresses in van der Waals-Layered Magnetic Semiconductors）的讲座。讲座由北京大学材料科学与工程学院院长、深圳研究生院新材料学院院长、北京大学博雅特聘教授邹如强主持。

讲座现场

近年来，二维范德华（vdW）材料中的铁磁性现象逐渐进入科学家的视野，成为研究热点。vdW材料研究的核心目标，是希望同时达成三个条件：一是材料内部能形成长距离的铁磁有序排列；二是这种铁磁性能在室温以上保持稳定（即居里温度Tc高于室温）；三是材料的半导体特性可以通过栅极电压进行调控。在本次讲座中，Young Hee Lee教授阐述了在半导体材料二硒化钨（WSe₂）中掺入磁性元素钒（V）的创新方案，其成功实现了室温下的铁磁性（高居里温度）和低掺杂浓度下的栅极可调性，并首次通过特殊方法检测到材料中的非常规磁有序现象。

Young Hee Lee分享前沿知识

讲座伊始，Young Hee Lee教授介绍了二维单晶材料的晶圆级生长技术。晶圆级生长是实现半导体器件从实验室研究走向产业化应用的关键步骤。WSe₂属于二维范德华过渡金属二硫属化物（2DvdW TMD），其化学通式为MX₂，具有独特的层状结构。在WSe₂中掺入钒元素后形成的V-WSe₂材料，属于铁磁半导体材料（DMS）。这类材料的一大优势是在室温下就能表现出磁性，但目前仍面临一些挑战，例如钒原子在材料中分布不均匀、电子行为难以精确控制，以及材料在空气中容易氧化变质等问题。为了克服这些难题，研究人员正在尝试多种改进方法，如在材料层间插入其他原子、施加外力改变材料结构或将不同材料组合在一起等。这些改进措施有望显著提升材料性能，为未来开发新型磁控电子器件和存储设备奠定基础。

随着讲座深入，Young Hee Lee教授进一步探讨了V-WSe₂材料中硒（Se）空位对铁磁性的具体影响。通过精确控制退火温度，研究人员可以调控材料中的Se空位数量。这些空位为钒原子的磁性排列提供了更多“空间”，使得钒原子的磁性更容易整齐排列，同时减少了电子的干扰，增强了钒原子之间的磁性协同作用。实验结果表明，这种调控方式能将材料的磁力提升30%，为开发新型磁控电子器件提供了新的思路。钒原子的磁性“信号”通过材料中的自由电子进行传递，自由电子像“桥梁”一样将不同钒原子的磁极方向统一起来，使它们集体朝同一方向排列，从而形成整体磁性。这种通过自由电子实现的远距离磁性协作机制（RKKY机制），是材料能够在室温下保持铁磁性的关键所在。

Young Hee Lee院士与在场师生互动交流

Young Hee Lee教授别出心裁地以一个萌趣十足的动画形象作为讲座收尾，这一新颖又活泼的形式赢得了在场师生的热烈掌声。在互动交流环节，现场师生围绕热载流子太阳能电池、更高效的钒掺杂工艺等热点问题踊跃提问，他均给予了耐心细致的解答。

向Young Hee Lee院士赠予“南燕大讲堂”纪念牌

讲座尾声，邹如强院长向Young Hee Lee院士赠送了“南燕大讲堂”纪念牌。本次讲座不仅让师生们对二维磁性半导体材料有了更深入的认识，更让大家感受到了Young Hee Lee院士严谨求实的科研态度和勇于创新的科研精神。