Janus 单层 MnSSe 中用于自旋电子学应用的电场可调磁性及独特层内电荷转移
材料科学
2022-05-18 v1 应用物理
摘要
通过纯电学手段调控二维(2D)材料的磁性与电子特性对于高效自旋电子器件至关重要且备受青睐，因为相较于磁场，电场易于局域施加。新近发现的二维 Janus 晶体因其反演对称性破缺特性，为纳米电子与自旋电子学提供了新平台。本征铁磁 Janus 单层及其可调物理特性因此引人关注。本文通过全面的密度泛函理论计算与蒙特卡洛模拟，揭示单层 MnSSe 是本征铁磁半金属，其自旋向下通道具有 1.14 eV 直接带隙，居里温度约 72 K。交换耦合可分别通过空穴与电子掺杂显著增强或淬灭。特别地，少量空穴掺杂可使 MnSSe 的磁化易轴在面外与面内方向间调控，利于设计用于自旋依赖输运的二维自旋场效应晶体管。我们亦首次发现 S 与 Se 层间可逆的纵向层内电荷转移，其对外部电场高度敏感。有趣的是，电荷流方向与外加电场方向相同。该行为源于外场与内建场的共存及/或竞争。这些发现，连同优异的稳定性与大体内刚度，可极大促进基于二维 MnSSe 晶体的纳米电子与自旋电子器件的发展。
引用
@article{arxiv.2201.04334,
title = {Electrically tunable magnetism and unique intralayer charge transfer in Janus monolayer MnSSe for spintronics applications},
author = {Yu Chen and Qiang Fan and Yiding Liu and Gang Yao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.04334},
year = {2022}
}