调制超交换强度以实现二维半导体中稳健的铁磁耦合
材料科学
2020-01-29 v1
摘要
低维半导体铁磁体因其在纳米级自旋电子学中的潜在应用而备受关注。然而，实现能在高温下存续的稳健铁磁耦合受两个决定性因素制约：超交换耦合与磁各向异性。尽管低维各向异性已被广泛探索，增强超交换耦合却鲜有研究。本文中，我们发现电负性较低的配体可增强铁磁超交换耦合，并进一步提出配体调制策略以提高低维铁磁体的居里温度。基于金属性 CrX2（X = S, Se, Te）族，用卤素替代配体原子可形成稳定的半导体相，如 CrSeCl、CrSeBr 和 CrTeBr。有趣的是，我们发现当配体从 S 替代为 Se 和 Te 时，最近邻铁磁超交换耦合可被增强。这种演化源于增强的电子跳跃积分以及 d 与 p 轨道间减小的能量间隔。而次近邻反铁磁耦合也因离域的 p-p 相互作用而受益。最后，将配体调制策略应用于其他铁磁单层，进一步验证了我们的理论，并为低维中超交换耦合的调控提供了基础性理解。
引用
@article{arxiv.1911.11333,
title = {Modulating Super-Exchange Strength to Achieve Robust Ferromagnetic Couplings in Two-Dimensional Semiconductors},
author = {Jiewen Xiao and Dominik Legut and Weidong Luo and Xiaopeng Liu and Ruifeng Zhang and Qianfan Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.11333},
year = {2020}
}
备注
23 pages, 4 figures