金属-有机单层中的自组织Kagome晶格
材料科学
2022-02-11 v1 其他凝聚态物理
摘要
我们报道了在表面上成功合成了具有金属中心密集Kagome晶格的金属-有机共价配位网络。对于Mn中心，从头计算表明，吸附在Ag(111)上的单层具有严格二维（2D）铁磁Kagome金属的所有特征。四羟基醌（THQ）和金属原子（M=Cu或Mn）被共沉积在Ag(111)衬底上，以构建有序的二维晶格MCO。通过扫描隧道显微镜（STM）、低能电子衍射（LEED）和X射线光电子能谱（XPS）对表面进行研究，以优化如通量和温度等生长条件。通过密度泛函理论（DFT）计算阐明了原子、电子和磁结构的细节。XPS和DFT揭示了Cu-有机网络的Cu电荷态且无局域磁矩。对于Mn-有机网络，我们发现其电荷态为Mn，局域自旋S=5/2。电荷转移稳定了Cu和Mn电荷态。我们发现了MCO晶格的两种不同变体。忽略微小自旋轨道耦合的DFT计算显示了一个狄拉克点，即在布里渊区K点处具有线性电子色散的能带交叉。如果没有电荷转移，该狄拉克点位于费米能级，但如果考虑到Ag(111)表面上CuCO的电子掺杂，该点会下降100 meV。我们预测孤立MCO单层的磁耦合是短程且反铁磁的，导致Kagome晶格上的高度阻挫，并趋向于自旋液体基态。在从衬底转移空穴的情况下，会引入铁磁有序，使得MCO成为量子反常霍尔效应的有趣候选材料。
引用
@article{arxiv.2202.04867,
title = {Self-organized Kagome-lattice in a metal-organic monolayer},
author = {Nesrine Shaiek and Hassan Denawi and Mathieu Koudia and Roland Hayn and Steffen Schäfer and Isabelle Berbezier and Chokri Lamine and Olivier Siri and Abdelwaheb Akremi and Mathieu Abel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.04867},
year = {2022}
}
备注
17 pages (main text) plus 23 pages (supplementary information), 8 plus 13 figures