通过掺杂和应变调控 Fe$_{5}$GeTe$_{2}$ 单层中的磁各向异性

控制二维（2D）铁磁材料中的磁各向异性能量（MAE）对于设计新型自旋电子器件至关重要。利用第一性原理计算，我们系统地研究了单层 Fe$_5$GeTe$_2$（F5GT）在两种情形下的磁性性质：（I）Co 和 Ni 掺杂，以及（II）压缩应变和拉伸应变。结果表明，F5GT 单层表现出弱面内 MAE，可通过 Co 掺杂显著增强。此外，1% 的压缩应变将磁易轴从面内切换为面外，而 4% 的压缩应变可进一步增强面外 MAE。自旋轨道耦合（SOC）矩阵分析揭示，Co 掺杂 F5GT（Co-F5GT）面内 MAE 的增强源于 Te 的 $\langle p_x|L_z|p_y\rangle$ 以及 Fe(2) 和 Fe(3) 的 $\langle d_{xy}|L_z|d_{x^2+y^2}\rangle$ 的变化。压缩应变效应主要归因于 Fe(1) 的 $\langle d_{xy}|L_z|d_{x^2+y^2}\rangle$ 正贡献的大幅增加。