二维磁性双层中的类贝特-斯莱特曲线行为及层间自旋交换耦合机制
材料科学
2020-07-15 v5
摘要
层状磁体近来受到极大关注，然而其层间区域的自旋交换耦合机制尚待揭示。在此，我们报道了九种过渡金属二硫族化物双层（MX2，M=V、Cr、Mn；X=S、Se、Te）中的类贝特-斯莱特曲线（BSC）行为，并利用第一性原理计算建立了其范德瓦耳斯间隙处的层间自旋交换耦合机制。该BSC类行为提供了一种依赖于距离的层间反铁磁（AFM）到铁磁（FM）转变。本文以双层CrSe2为原型，利用所建立的自旋交换耦合机制解释了该现象。来自两个相邻界面Se亚层的Se pz波函数在层间区域重叠。该区域的自旋排列决定了层间磁耦合。在较短的层间距离下，重叠区域的泡利排斥占主导，因而倾向于反平行取向的自旋，导致层间AFM。在较长距离下，跨双层的极化电子动能增益平衡了泡利排斥，从而双层偏好层间FM态。鉴于此，AFM-FM转变是泡利与库仑排斥及动能增益之间竞争的结果。所有这些结果开辟了调控层间磁性的新途径，所揭示的自旋交换耦合机制是对先前已建立机制的重要补充。
引用
@article{arxiv.1906.05576,
title = {Bethe-Slater-curve-like behavior and interlayer spin-exchange coupling mechanisms in two-dimensional magnetic bilayers},
author = {Cong Wang and Xieyu Zhou and Linwei Zhou and Yuhao Pan and Zhong-Yi Lu and Xiangang Wan and Xiaoqun Wang and Wei Ji},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.05576},
year = {2020}
}