块体半导体衬底上双层 CrI3 的高居里温度铁磁性

具有高空里温度（Curie temperature）的二维（2D）铁磁（FM）半导体长期以来为电子与自旋电子学应用所追求。此处我们提供一种通用策略，以在单斜堆叠的双层 CrI3 中实现稳健的 FM 态，其本征具有层间反铁磁（AFM）序与弱面内 FM 耦合。我们表明，来自块体半导体衬底的近邻效应诱导了电子掺杂，并显著增强了双层 CrI3 的 FM 最近邻交换，从而导致层间自旋构型发生 AFM 到 FM 的转变，以及层内 FM 耦合的增强。通过第一性原理计算与蒙特卡洛模拟，我们比较了提供从强共价键到弱范德华（vdW）相互作用等不同相互作用强度的块体与 2D 半导体对 CrI3 的作用，以彻底阐明衬底对双层 CrI3 磁行为与居里温度的影响。这些理论结果提供了一条在合适半导体衬底上直接合成 2D 铁磁体以实现高居里温度用于器件实现的简便途径。