通过单层 MnSe2 中的金属 - 半导体转变实现室温铁磁半导体
材料科学
2024-05-21 v1
摘要
实现室温铁磁半导体在自旋电子学中仍然是一个挑战。最近的实验已经获得了二维 (2D) 室温铁磁金属，例如单层 MnSe2。在本文中，我们提出了一种通过金属 - 半导体转变获得室温铁磁半导体的方法。通过密度泛函理论计算，我们在具有百分之几拉伸应变的单层 MnSe2 中获得了室温铁磁半导体，其中在 2.2% 拉伸应变下发生了金属 - 半导体转变。拉伸应变提高了费米能级附近 Mn 原子的 d 轨道和 Se 原子的 p 轨道的能量，使得费米能级位于这些 p 和 d 轨道的成键和反键态的能隙中，从而打开一个小带隙。在异质结 MnSe2/X (X = Al2Se3, GaSe, SiH, 和 GaP) 中也获得了室温铁磁半导体，其中由于异质结界面的拉伸应变而发生了金属 - 半导体转变。此外，在具有拉伸应变的单层 MnSe2 和基于 MnSe2 的异质结中获得了巨大的磁光克尔效应 (MOKE)。我们的理论结果为通过金属 - 半导体转变从实验获得的二维室温铁磁金属中获取室温磁性半导体铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2312.15259,
title = {Room temperature ferromagnetic semiconductors through metal-semiconductor transition in monolayer MnSe2},
author = {Jia-Wen Li and Gang Su and Bo Gu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.15259},
year = {2024}
}