金属单层 Cu(CrSe$_2$)$_2 多费米体

二维 Cu(CrSe$_2$)$_2 单层具有共同的铁磁（FM）、铁电（FE）和金属性, 使其成为具有前景的二维多费米体金属. 本 work 通过密度泛函计算、蒙特卡罗模拟和 ab initio 分子动力学研究了这些性质及其相关物理. 结果表明, Cu(CrSe$_2$)$_2 单层处于 Cr$^{3+}$ $t_{2g}^3$ 态, $S$ = 3/2, 且 Cu$^{1+}$ $3d^{10}$ 态, $S$ = 0. 平面磁各向异性主要来源于交换各向异性, 与 Cr-Se-Cr 导带铁磁性相关; 相比之下, 单离子各向异性和形状磁各向异性贡献微乎其微. 齐拉涅inskii-Moriya 相互作用也很弱, 仅约为类间交换参数的 3%. 我们的蒙特卡罗模拟显示, FM 铁磁 Curie 温度 ($T_{\rm C}$) 为 190 K. 此外, 该单层表现出垂直 FE 极化 1.79 pC/m, 以及 182 meV/f.u. 的 FE 极化切换势垒, FE 态在 ab initio 分子动力学模拟中可在室温以上保持稳定. 此外, 通过磁化旋转从平面到垂直方向伴随 FE 向准铁电相的转变，部分表现出磁电耦合. 磁化旋转还可以通过施加空穴或电子掺杂来实现, 空穴掺杂可将 $T_{\rm C}$ 提升至 238 K. 此外, 拉伸应变减小 FE 极化但将 $T_{\rm C}$ 提升至 290 K, 而压缩应变则产生相反效果. 因此, 金属 Cu(CrSe$_2$)$_2 单层可能用于探索先进的多功能电子器件.