二维矩形自旋格子的磁性基态与应变介导的手性原子变形行为

由于源于自旋轨道耦合的大型垂直磁各向异性, 磁弹性耦合通常在易平面磁性材料中报告, 其中矩形晶格的易磁方向与晶格方向相耦合, 而在二维材料中发现超出易平面铁磁体的新型耦合仍未知。 本文采用密度泛函理论计算, 说明了这种可行性, 并发现了在一种新型四方 As-Fe-As 三层结构(t-FeAs 单层)中, 存在长程铁磁有序性和弹性应变介导的手性原子变形行为, 该结构表现出大型垂直磁各向异性、稳健的铁磁有序性和平面铁弹性。 我们首先指出, 即使包含更多交换互作用参数, 使用四种磁构型来确定矩形自旋格子的磁性基态也存在明显限制。 对 t-FeAs 进行四状态映射分析, 计算得到的 Curie 温度 Tc 为 435 K, 高于目前报道的大多数二维磁性材料, 可通过适当应变进一步调节。 有趣的是, Fe 子层的手性原子变形行为可被扫描隧道显微镜表征, 这种变形可在垂直方向和平面方向之间的磁化轴之间切换。 这种铁弹操控同时改变原子位移和自旋性质的现象, 使 t-FeAs 成为未来自旋电子学的有前景的候选材料, 并为探索前所未有的耦合物理提供了可能性。