单层 MXenes：大有前景的半金属与自旋无隙半导体
介观与纳米尺度物理
2016-04-25 v1
摘要
半金属与自旋无隙半导体由于费米能级附近电子的完全 (100%) 自旋极化而成为自旋电子学应用的有前景候选者。基于近期关于类石墨烯单层过渡金属碳化物与氮化物（亦称 MXenes）的实验与理论发现，我们通过第一性原理计算证明，单层 Ti2C 和 Ti2N 分别表现出近乎半金属的铁磁性，每个化学式单元的磁矩分别为 1.91 和 1.00 UB，而单层 V2C 是具有不稳定反铁磁性的金属，单层 V2N 是非磁性金属。有趣的是，在双轴应变下，单层 Ti2C 经历了从近乎半金属到真正半金属、自旋无隙半导体以及金属的相变。单层 Ti2N 在适当的双轴应变下仍是近乎半金属。通过双轴拉伸和压缩应变可分别在单层 V2C 和 V2N 中诱导出大磁矩。我们还根据计算的形成能与声子谱表明这四种单层 MXenes 的结构是稳定的。我们的研究表明，与单层石墨烯不同，无空位、无掺杂或无外部电场的单层 MXenes Ti2C 和 Ti2N 表现出本征磁性，特别是半金属铁磁性与自旋无隙半导体特性，这将激发对 MXenes 新型二维材料可能自旋电子学应用的进一步研究。
引用
@article{arxiv.1603.08218,
title = {Monolayer MXenes: promising half-metals and spin gapless semiconductors},
author = {Guoying Gao and Guangqian Ding and Jie Li and Kailun Yao and Menghao Wu and Meichun Qian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.08218},
year = {2016}
}
备注
Accepted by Nanoscale (2016-3-26)