用于自旋电子学应用的二维双过渡金属MXenes：表面功能化诱导的铁磁半金属复合物
材料科学
2022-11-03 v1
摘要
MXenes是迅速涌现的二维（2D）材料，其厚度、组成与功能化依赖的优异性质在诸多领域有应用。为揭示二维双过渡金属（DTM）碳化物与氮化物基原始及表面功能化MXenes（M'2M"X2Tx，M'与M" = Cr, Mo, W；X = C/N；T = -F/-OH/=O）的纳米自旋电子学应用，采用自旋极化第一性原理计算对其结构稳定性、磁性与电子结构进行了系统研究。从144种探索的DTM基MXenes中筛选出36种稳定功能化MXenes。所探索材料呈现显著性质，具有宽泛的磁基态范围，从非磁性到铁磁性再到反铁磁性，并伴随金属性到半金属性或无隙半金属性，取决于过渡金属与端基。发现Mo与W基MXenes为非磁性金属，而Cr-Mo与Cr-W基MXenes具磁性且金属性行为各异。W2CrN2O2与Mo2CrN2O2体系为铁磁半金属二维材料，其少数自旋通道直接带隙分别为1.35 eV与0.77 eV。对DTM MXenes的综合研究提供了本征半金属性质与稳健铁磁性，开辟了一类具有可调磁与电子性质的、在纳米自旋电子学与电子学中具潜在器件应用前景的新二维材料。
引用
@article{arxiv.2211.00846,
title = {2D-Double transition metal MXenes for spintronics applications: surface functionalization induced ferromagnetic half-metallic complexes},
author = {Kripa Dristi Dihingia and Swagata Saikia and N. Yedukondalu and Supriya Saha and G. Narahari Sastry},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.00846},
year = {2022}
}
备注
61 pages, 6 figures, SI