通过静水压力与配体替代设计 CrSBr 的磁性
材料科学
2023-11-21 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
调控材料磁性的能力对基础研究至关重要，并支撑着诸多信息技术。在此背景下，二维材料因其高度可调性以及易于集成到纳米器件中而成为一个尤其令人振奋的平台。本文报道了通过静水压力与配体替代来调控层状半导体 CrSBr 的 A 型反铁磁性质的两种途径。静水压力压缩晶胞，增大层间交换能的同时降低 Néel 温度。通过 Cl 合金化合成实现的配体替代各向异性地压缩晶胞并抑制 Cr-卤素共价性，从而降低磁晶各向异性能量并降低 Néel 温度。详细的结构分析结合第一性原理计算揭示，磁性的改变与直接 Cr-Cr 交换相互作用及 Cr-阴离子超交换路径的变化密切相关。此外，我们证明 Cl 合金化能够实现层间耦合从反铁磁性到铁磁性的化学调控，这在已知二维磁体中独具特色。这种磁性可调性，加之高有序温度、化学稳定性与功能性半导体性质，使 CrSBr 成为二维材料磁性合成前与合成后设计的理想候选材料。
引用
@article{arxiv.2211.02788,
title = {Designing magnetic properties in CrSBr through hydrostatic pressure and ligand substitution},
author = {Evan J. Telford and Daniel G. Chica and Kaichen Xie and Nicholas S. Manganaro and Chun-Ying Huang and Jordan Cox and Avalon H. Dismukes and Xiaoyang Zhu and James P. S. Walsh and Ting Cao and Cory R. Dean and Xavier Roy and Michael E. Ziebel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.02788},
year = {2023}
}
备注
Main text: 17 pages, 4 figures. Supporting Information: 34 pages, 32 figures, 4 tables