二维反铁磁性 MPX$_3$ 的磁光各向异性：基于第一性原理的研究
材料科学
2023-08-28 v1 强关联电子
摘要
在此，我们系统研究了在二维极限下具有多种反铁磁（AFM）排列的过渡金属三硫属磷化物（MPX，M=Mn、Ni、Fe；X=S、Se）中自旋方向对电子和光学性质的影响。我们基于密度泛函理论和 Bethe-Salpeter 方程的通用形式分析表明，MPS 的激子结合能（空气中高达 1.1 eV）大于 MPSe（空气中高达 0.8 eV），超过了过渡金属硫属化物（TMDs）的数值。对于 (Mn,Fe)PX，我们确定了光学活性的带边跃迁，揭示它们对面内磁序敏感，与硫属原子类型无关。我们预测了各向异性有效质量和线偏振类型，作为感知磁序 AFM 排列类型的重要特征。此外，我们确定了依赖于自旋方向的特征，如谷分裂、空穴有效质量和激子结合能。特别地，我们证明对于 MnPX（X=S、Se）存在一对非等价的 K+ 和 K- 点，产生强烈依赖于 AFM 排列自旋方向的谷分裂。值得注意的是，对于自旋的面外方向，在吸收起始下方预期可见两个不同的峰，而对于自旋的面内构型应出现一个峰。这些自旋依赖特征为二维材料的自旋翻转（spin flop）跃迁提供了见解。最后，我们提出了一种在蜂窝晶格内二维 AFM 中实现自旋谷极化的策略。
引用
@article{arxiv.2308.13109,
title = {Magneto-optical anisotropies of 2D antiferromagnetic MPX$_3$ from first principles},
author = {Miłosz Rybak and Paulo E. Faria Junior and Tomasz Woźniak and Paweł Scharoch and Jaroslav Fabian and Magdalena Birowska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.13109},
year = {2023}
}
备注
20 pages, 8 figures, 11 tables