具有可调各向异性的二维铁磁半导体VBr3

二维（2D）铁磁体（FM）因其在自旋电子学应用中的前景而受到广泛关注。本文利用第一性原理计算、晶体场能级分析和蒙特卡洛模拟，探索了蜂窝晶格中VBr$_{3}$块体及单层的电子结构与磁性。我们的结果表明，VBr$_{3}$块体具有$e'_{g}$$^2$（$S$=1）基态，并拥有小的轨道磁矩和弱的面内磁各向异性。这些结果很好地解释了近期实验。更有趣的是，我们发现半导体VBr$_{3}$单层上的拉伸应变将基态调谐为$a_{1g}$$^1$$e'_{g}$$^1$，从而产生大的轨道磁矩和强的面外各向异性。进而，显著增强的铁磁超交换和单离子各向异性（SIA）会将裸VBr$_{3}$单层的$T_{\rm C}$从20 K提升至2.5$\%$-5$\%$应变下的100-115 K。因此，VBr$_{3}$将是一种具有可调各向异性的有前景的二维铁磁半导体。