基于铁磁半导体的自旋电子器件，如非易失磁存储器，具有功耗低、操作速度快、存储密度高和数据保持力强等优势，且可望将存储和计算融为一体，在未来信息技术和量子计算等领域具有广阔的应用前景。二维磁性半导体材料对提高自旋电子器件性能至关重要，然而，大多数二维材料，包括石墨烯等，都不具有本征铁磁性，需要通过掺杂改性等方法引入磁性。因此，寻找高居里温度的新型二维磁性半导体将为自旋电子器件的研究提供重要基础。北京航空航天大学孙志梅教授团队在二维磁性半导体材料方面的研究取得进展，主要包括以下两方面的内容。（1）通过第一性原理计算和第一性原理分子动力学模拟等方法，我们提出了一种获取二维本征铁磁半导体的新途径，即通过剥离反铁磁的范德瓦尔斯半导体获得单层铁磁半导体；并预测了一类新型二维本征铁磁半导体—单层CrOCl和CrOBr材料，其居里温度远高于文献报道的二维CrI₃和Cr₂Ge₂Te₆。计算结果表明，该系列二维材料可以采用类似制备石墨烯的机械剥离法获得，具有良好的动力学和热力学稳定性。该工作为发展新型二维本征铁磁体提供了新思路，所预测的二维铁磁CrOCl和CrOBr材料有望应用于未来自旋电子器件。（2）半金属铁磁性二维Cr₂C晶体的预测及其表面功能化诱导的金属-绝缘体相变。基于杂化泛函密度理论，我们在MXene家族中预测了第一个半金属铁磁体材料，且具有可调的电子性质和磁性的Cr₂C，其电荷输运完全由自旋向上的电子所主导，即通过Cr₂C的电子流将是100%自旋极化的。Cr₂C的半金属带隙高达2.85 eV，保证了100%自旋过滤特性可以在一个大的偏压范围内应用。当Cr₂C的表面被F、OH、H或者Cl原子基团饱和后，Cr₂C将经历从金属到绝缘体的转变，同时伴随铁磁到反铁磁的转变。因此，通过控制表面功能化原子基团种类，可以很好地控制反铁磁态的能隙宽度。