非磁性块体电子化合物 Hf2S 上的磁性表面

近期实验报道了具有优异稳定性和连续电催化能力的自钝化电子化合物 Hf2S [S. H. Kang et al., Sci. Adv. 6, eaba7416 (2020)]。从其 2H 型层状结构出发，我们结合第一性原理电子结构计算和 Kubo 公式方法，研究了单层和多层形式电子化合物 Hf2S 的电子、磁性和输运性质。我们的计算表明这些 Hf2S 电子化合物薄膜在动力学和热力学上都是稳定的。令人惊讶的是，计算进一步表明 Hf2S 多层的表面 Hf 原子和表面电子气是自旋极化的，而内层 Hf 原子和层间区域的电子气保持非磁性。由于磁性表面，多层 Hf2S 表现出许多不寻常的输运性质，如表面反常霍尔效应和电场诱导的层霍尔效应。我们对 Hf2S 的理论预测有待未来的实验验证。