单层 RuCl3 的光驱动磁相变
介观与纳米尺度物理
2019-11-05 v1 材料科学
统计力学
计算物理
摘要
纳米尺度结构内强的光-物质相互作用为光学调控材料性质提供了可能。受近期在二维材料中发现的本征长程磁序的启发——这使得制造尺寸空前之小的新型磁器件成为可能——我们预测光可与磁性耦合并有效调控单层三氯化钌（RuCl3）的磁序。第一性原理计算表明，自由载流子和光激发的电子-空穴对都能将单层 RuCl3 从近邻自旋液体相转变为稳定的铁磁相。具体而言，适中的电子-空穴对密度（量级为 10^13 cm-2）相较于锯齿形相可将铁磁相显著稳定化 10 meV/f.u.，从而所预测的铁磁性可由光泵浦实验驱动。分析表明，该磁相变由掺杂诱导的晶格应变与巡游铁磁性共同效应驱动。根据伊辛模型计算，我们发现铁磁相的居里温度可通过提高载流子或电子-空穴对密度而显著升高。这一增强的光-磁效应为通过非接触的光学手段操控二维磁性开辟了新机遇。
引用
@article{arxiv.1911.00979,
title = {Optically Driven Magnetic Phase Transition of Monolayer RuCl3},
author = {Yingzhen Tian and Weiwei Gao and Erik A. Henriksen and James R. Chelikowsky and Li Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.00979},
year = {2019}
}
备注
5 figures