功能化 Cr$_2$C MXene：新型磁性半导体
材料科学
2025-03-21 v1
摘要
我们报告了对功能化和 3 电子掺杂 CrC MXene 的 \textit{ab initio} 研究。经过功能化后，CrC 具备化学、动力和机械稳定性，并表现出磁性半导体行为。CrCF 作为宽带隙半导体，具有由 F 原子在层内中介的超交换相互作用；然而，施加应变会使其从间带隙半导体转化为直接带隙半导体。在氢环境导致的 Cr 自旋密度扭曲的支持下，发现 CrCH 具有强自旋-声子耦合。在铁磁 CrCO 和反铁磁 CrCF 中，发现两个磁偶极分支，分别与两个亚晶格的自旋相关。根据 3 电子掺杂类型和功能化方式，除 CrCO 外，CrC MXene 可从间带隙磁性半导体转化为包括奇异直接带隙磁性双电子半导体等不同类型的电子和磁性物质。此外，我们在 Fe掺杂的 CrCCl中发现了两个最高价带之间的带隙反转。
引用
@article{arxiv.2503.15695,
title = {Functionalized Cr$_2$C MXenes: Novel Magnetic Semiconductors},
author = {Yogendra Limbu and Hari Paudyal and Eudes Gomes da Silva and Denis R. Candido and Michael E. Flatté and Durga Paudyal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.15695},
year = {2025}
}
备注
7 pages, 6 figures, 15 pages supplemental material that contains details of magnon calculations and 19 supporting figures