六角形石墨烯纳米片中边缘磁性的调控

我们利用 supplemented with on-site Coulomb interaction 的密度泛函理论，探索了在具有锯齿形边缘的六角形石墨烯纳米片中调控本征边缘磁性的可能方法。研究了载流子掺杂、边缘化学修饰以及有限温度对边缘磁性的影响。发现随载流子掺杂和 onsite Coulomb 相互作用变化的磁相图十分复杂。除了如预测中电荷中性的六角形纳米片所具有的本征反铁磁解外，根据掺杂载流子浓度和 onsite Coulomb 相互作用，还获得了完全极化的铁磁解和混合相解。这种复杂性源于局域 Coulomb 相互作用与载流子掺杂之间的竞争性质，前者有利于反铁磁耦合，后者有利于铁磁耦合。边缘原子的氢化化学修饰导致局域磁矩的部分淬灭，从而产生了包含反铁磁、铁磁、混合和非磁相的更丰富相图。我们进一步利用从头算分子动力学报告了温度对边缘长程磁有序的影响。与最近的实验观察一致，我们发现温度也能改变中性纳米片的磁态，否则其在零温下为反铁磁性。这些发现对于控制基于石墨烯的低维结构中的磁性以用于技术目的，以及理解各种实验报告具有重要意义。