半导体性过渡金属三硫族化物单层的磁基态

化学式为$ABX_3$的层状过渡金属三硫族化物近期作为二维磁体的潜在候选者引起了关注。利用密度泛函理论内的第一性原理计算，我们研究了基于Mn和Cr的半导体性三硫族化物单层的磁基态。我们表明，先前理论研究中大多被忽视的磁性离子间的第二和第三近邻交换相互作用（$J_2$和$J_3$）对决定磁基态至关重要。具体而言，我们发现单层$\text{CrSiTe}_3$由于$J_3$的显著贡献而具有锯齿形自旋织构的反铁磁体，而$\text{CrGeTe}_3$是具有106 K居里温度的铁磁体。Mn化合物（$\text{MnPS}_3$和$\text{MnPSe}_3$）的单层总是呈现反铁磁性尼尔序。我们确定了各种交换相互作用的物理起源，并证明应变可作为调节磁性质的有效旋钮。还讨论了块体中可能的磁有序。我们的研究表明$\text{ABX}_3$可成为探索二维磁现象的有前景平台。