磁性钴酰酯分子与 2D 磁性材料（CrI$_3$、Fe$_3$GeTe$_2$）界面（spinterface）的第一性原理表征
材料科学
2026-03-23 v1 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，考察了由单分子磁铁磁 bis(cyclopentadienyl)cobalt(II)（钴酰酯）与两种二维磁性材料——半导体 CrI 和金属 FeGeTe 构成的自旋极化界面属性。计算的吸附能表明这些异构界面具有稳定性，并观察到电子态跨越界面发生混合。从总能量差和利耐克斯特-卡茨纳尔-安特罗帕ov-古布纳诺夫 (LKAG) 公式（基于最大局部化 Wannier 函数）中获得磁交换互作用参数。参数分析显示，在磁性基片-分子相互作用中存在强大的方向性各向异性，这与轨道混合的本质相一致。此外，基于轨道分辨率的交换和 hopping 参数提出了可能的交换机制。我们还发现，分子吸附可能增强类层间交换相互作用，其中一些交换参数的幅度相对于独立情况可提高最高可达 3 倍。最后，我们观察到在钴酰酯/CrI 界面中，费米能级处实现 100% 自旋极化，这使其在自旋输运应用中具有特别的前景。
引用
@article{arxiv.2603.19511,
title = {First principles characterization of spinterfaces between magnetic Cobaltocene molecule and 2D magnets (CrI$_3$, Fe$_3$GeTe$_2$)},
author = {Nikola Machacova and Biplab Sanyal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.19511},
year = {2026}
}
备注
11 pages, 7 figures