在剥离的 Cr(pyrazine)$_2$ 单层中实现具有高居里温度和电可控自旋极化的二维双极磁性半导体
材料科学
2022-08-16 v1 化学物理
计算物理
摘要
探索具有室温磁有序和电可控自旋极化的二维（2D）磁性半导体，是纳米自旋电子学中极受期待却富有挑战的任务。本文通过第一性原理计算，提出通过剥离近期合成的金属有机层状晶体 Li[Cr(pyz)]Cl0.25(THF)（pyz = pyrazine，THF = 四氢呋喃）[Science 370, 587 (2020)] 来实现此类材料。剥离的可行性由低至 0.27 J/m 的剥离能所证实，甚至小于石墨的相应值。在剥离的 Cr(pyz) 单层中，每个吡嗪环从 Cr 原子夺取一个电子成为自由基阴离子，随后 Cr 阳离子与吡嗪自由基之间出现强 - 直接交换磁相互作用，导致居里温度为 342 K 的室温亚铁磁性。此外，Cr(pyz) 单层被揭示为一种本征双极磁性半导体，其中电掺杂可诱导具有可控自旋极化方向的半金属导电。
引用
@article{arxiv.2106.01582,
title = {Two-Dimensional Bipolar Magnetic Semiconductor with High Curie Temperature and Electrically Controllable Spin Polarization Realized in Exfoliated Cr(pyrazine)$_2$ Monolayer},
author = {Xiangyang Li and Haifeng Lv and Xiaofeng Liu and Xiaojun Wu and Xingxing Li and Jinlong Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.01582},
year = {2022}
}
备注
11 pages, 8 figures