锂在各向异性 van der Waals 磁性半导体 CrSBr 中的嵌入
材料科学
2025-05-22 v1
摘要
碱金属嵌入是掺杂范德华材料的重要策略。锂尤其被证明能够实现极高的电荷载流子浓度，达到后者水平后，基本的电学、光学和磁性材料属性开始发生显著改变。尽管锂已知高度易挥发，但其在各向异性层状晶体中的迁移动力学仍鲜为人知。本文我们研究了锂在 CrSBr 层间的嵌入。利用石英晶片，我们能够通过光学和电学表征方法实时监测嵌入过程。我们的测量结果揭示了锂的高度各向异性迁移，其沿 a 轴和 b 轴方向的扩散系数相差超过一个数量级。这一发现与我们的分子动力学模拟结果一致，后者显示锂原子轨迹主要沿 a 方向的 Br 链排列。此外，我们发现将 CrSBr 晶片部分覆盖于薄 hexagonal 硼氮烷（hBN）片的情况下，会显著影响锂的嵌入过程，并且锂显著增强了沿 a 轴方向的电导率。我们的方法为锂扩散研究提供了新平台，并鼓励进一步研究以制备掺锂器件。
引用
@article{arxiv.2505.15663,
title = {Lithium Intercalation in the Anisotropic van der Waals Magnetic Semiconductor CrSBr},
author = {Kseniia Mosina and Aljoscha Söll and Jiri Sturala and Martin Veselý and Petr Levinský and Florian Dirnberger and Giuliana Materzanini and Nicola Marzari and Gian-Marco Rignanese and Borna Radatović and David Sedmidubsky and Zdeněk Sofer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.15663},
year = {2025}
}