具有高Néel温度和狄拉克费米子的反铁磁二维过渡金属氮化物Co₂N₂层
材料科学
2025-03-18 v1
摘要
二维过渡金属氮化物在物理、化学、材料等领域具有广阔的应用前景。然而，具有强磁性尤其是高Néel温度的二维过渡金属氮化物非常稀缺。基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算，我们设计了两种二维过渡金属氮化物M₂N₂（M = Ti, Co），其中过渡金属原子和N原子形成具有褶皱结构的二维层。通过结合能、形成能、弹性常数、声子谱和分子动力学模拟证明了结构稳定性。弹性模量计算揭示两种结构的力学性质具有各向异性。自旋极化计算表明Ti₂N₂是二维铁磁材料，而Co₂N₂是二维反铁磁半金属，在费米能级处具有狄拉克点。此外，通过蒙特卡洛方法求解海森堡模型，我们发现二维Co₂N₂层是高温反铁磁材料，Néel温度高达474 K。因此，我们的研究发现提供了一种兼具高临界温度和狄拉克费米子的稀有二维反铁磁材料。
引用
@article{arxiv.2503.12413,
title = {Antiferromagnetic two-dimensional transition-metal nitride Co$_2$N$_2$ layer with high N$\rm \acute{\textbf e}$el temperature and Dirac fermions},
author = {Lujia Tian and Lihui Han and Yuanfang Yue and Huazhen Li and Z. Y. Xie and Xun-Wang Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.12413},
year = {2025}
}