单层 Ti$_2$Si 中的电场和掺杂诱导的非共线磁相互作用
材料科学
2025-12-03 v1 其他凝聚态物理
摘要
二维硅化物是一种正在发展的材料类，其磁性和相对论性性质仍然鲜为人知。我们利用第一性原理计算研究电场调制和过渡金属掺杂如何影响单层 TiSi 的磁交换、磁晶体各向异性和反对称 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用（DMI）。原始 TiSi 是一种动力学上稳定的铁磁金属，具有平面各向异性和中心对称性键合，这在强垂直电场下抑制了 DMI 即使在强电场下也抑制了 DMI。为了克服这种对称性限制，我们在 Ti 位点引入 Pt 和 Co 取代。Co 增强磁交换，而 Pt 提供强的自旋轨道相互作用（SOC），两者组合的化学非对称性足以诱导显著的 DMI。基于 Wannier 方法的紧束缚模型捕捉轨道分辨的超交换路径，揭示了弱的 Si 介导通道与占主导地位的 Pt 介导的垂直通道之间的清晰层次结构。第一性原理计算确认，Pt 辅助的路径决定了总 DMI 的大小和符号。在所有配置中，Pt0.5CoTi0.5Si 表现出最强的手性相互作用，其垂直面内和垂直面间贡献分别偏好相反的旋转方向，即逆时针（CCW）和顺时针（CW）。我们的结果为在 2D 硅化物中实现和调节手性磁纹理建立了有前景的平台。
引用
@article{arxiv.2512.02638,
title = {Electric-Field and Doping-Induced Non collinear Magnetic Interactions in Monolayer Ti$_2$Si},
author = {Dimple Rani and Gayatri Panda and Subrata Jana and Prasanjit Samal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.02638},
year = {2025}
}