纳米层状三元 MAX 相中单原子层厚度二维铁在近室温下的铁磁行为
材料科学
2024-06-12 v1
摘要
二维（2D）铁磁材料在凝聚态物理与材料科学领域备受关注，但受限于结构稳定性与易氧化性，其合成仍具挑战。MAX 相纳米层状三元碳化物或氮化物具有独特晶体结构：单原子层厚 A 子层与二维 MX 板交替排列；若以磁性元素替代非磁性 A 子层，则为设计二维铁磁材料提供了纳米结构模板。本文报道三种新型三元磁性 MAX 相（Ta2FeC、Ti2FeN 与 Nb2FeC），其 A 子层为单原子层厚二维铁，由 MAX 前驱体（Ta2AlC、Ti2AlN 与 Nb2AlC）与路易斯酸盐（FeCl2）通过同形置换反应制得。所有这些 MAX 相均呈现铁磁（FM）行为。Ta2FeC 与 Nb2FeC MAX 相的居里温度（Tc）分别为 281 K 与 291 K，即接近室温。此类三元磁性 MAX 相的饱和磁化强度近乎比 A 位部分被 Fe 替代的 V2(Sn,Fe)C MAX 相高两个数量级。针对上述纳米层状磁性 MAX 相中 Fe 原子自旋矩磁有序的理论计算揭示，磁性主要归因于二维 Fe 原子层的层内交换相互作用。鉴于 MAX 相组成的丰富性，利用此类纳米层状模板构建功能性单原子层厚二维层具有广阔的组分空间。
引用
@article{arxiv.2105.06139,
title = {Near-Room-Temperature Ferromagnetic Behavior of Single-Atom-Thick 2D Iron in Nanolaminated Ternary MAX Phases},
author = {Youbing Li and Jinghua Liang and Haoming Ding and Jun Lu and Xulin Mu and Pengfei Yan and Xiao Zhang and Ke Chen and Mian Li and Per O. A. Persson and Lars Hultman and Per Eklund and Shiyu Du and Hongxin Yang and Zhifang Chai and Qing Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.06139},
year = {2024}
}