具有类石墨烯结构和强磁性的二维二元过渡金属氮化物 $M$N$_4$（$M$ = V、Cr、Mn、Fe、Co）
材料科学
2024-06-19 v2
摘要
具有类石墨烯结构和强磁性的二元过渡金属氮化物十分罕见。基于第一性原理计算，我们设计了两类 N（=过渡金属）单层，它们是具有平面结构的过渡金属氮化物，由以菱形和正方形图案排列的 N 单元组成。这两种结构晶格具有稳健的稳定性以及与不同金属原子的良好兼容性，其潜在机制是 杂化、配位键与 共轭的结合。随着金属原子从 V、Cr、Mn、Fe 变为 Co，N 系统的总电荷依次增加一个电子，从而导致电子与磁性质的连续可调。平面配体场是这两种 N 晶格的另一特征，它引起 3 金属原子五个子轨道的特殊分裂并产生强磁性。此外，通过求解 Heisenberg 模型并结合 Monte Carlo 方法，确定了正方形-CoN 单层中具有 321 K 居里温度的室温铁磁性。
引用
@article{arxiv.2204.13551,
title = {Two-dimensional binary transition metal nitride $M$N$_4$ ($M$ = V, Cr, Mn, Fe, Co) with a graphene-like structure and strong magnetic properties},
author = {Shuo Zhang and Panjun Feng and Dapeng Liu and Hongfen Wu and Miao Gao and Tongshuai Xu and Xun-Wang Yan and Z. Y. Xie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.13551},
year = {2024}
}