Janus单层YBrI中的压电铁磁性：第一性原理预言

本征铁磁性与压电性的共存，即压电铁磁性（PFM），对推进多功能自旋电子学技术至关重要。本工作中，我们证明 Janus 单层 YBrI 是一种 PFM，其在动力学、力学与热学上均稳定。利用广义梯度近似加 $U$（GGA+$U$）方法研究了电子关联效应对 YBrI 物理性质的影响。对于面外磁各向异性，YBrI 是一种铁谷（FV）材料，在所考虑的 $U$ 范围内谷分裂大于 82 meV。在非面内电场下可实现反常谷霍尔效应（AVHE）。然而，对于面内磁各向异性，YBrI 是一种普通铁磁（FM）半导体。当考虑本征磁各向异性时，YBrI 的易轴始终位于面内，磁各向异性能（MAE）为 0.309 meV 至 0.237 meV（$U$=0.0 eV 至 3.0 eV）。然而，磁化可通过外磁场从面内调节至面外方向，从而导致谷极化的出现。此外，中心反演对称性的缺失伴随镜面对称破缺，导致 YBrI 单层中具有面内与面外压电性。在典型 $U$=2.0 eV 下，预测 $d_{11}$ 为 -5.61 pm/V，高于或相当于其他已知二维（2D）材料。YBrI 的电子与压电性质可通过施加双轴应变有效调控。例如，拉伸应变可增强谷分裂与 $d_{11}$（绝对值）。所预言的 YBrI 居里温度高于实验合成的 2D 铁磁材料 $\mathrm{CrI_3}$ 与 $\mathrm{Cr_2Ge_2Te_6}$。