基于高通量第一性原理计算的二维单层线性磁电响应的全面表征

我们从计算二维材料数据库（C2DB）中筛选了 4784 种稳定的单层材料，并确定了 57 种铁磁（FM）和 67 种反铁磁（AFM）化合物应表现出线性磁电（ME）效应。利用密度泛函理论，我们计算了自旋和轨道角动量以及晶格介导和夹紧离子类似物的贡献，以全面表征静态极限下的线性 ME 张量。我们观察到 AFM 有序相比 FM 有序单层会产生更大 ME 响应的普遍趋势。使用典型的范德华层间距离，我们发现 AFM $\mathrm{Mn}_2\mathrm{SI}_2$ 表现出最强的线性 ME 响应分量，约为 580 ps/m。这比典型的 $\mathrm{Cr}_2\mathrm{O}_3$ 大两个数量级，但与在块体 $\mathrm{TbPO}_4$ 中测得的最大 ME 响应（280-740 ps/m）相当。我们还搜索了反磁电性，并发现了许多具有反铁性张量项的 FM 和 AFM 化合物。通过具体示例的展示和对我们完整数据集的分析，我们论证指出，纳入所有贡献（自旋、轨道、晶格介导和夹紧离子）对于可靠预测总 ME 响应至关重要。