中心对称 $\mathrm{FeCl_2}$ 单层中的弱谷层耦合与谷极化

利用谷自由度作为信息存储和处理的载体，谷极化起着至关重要的作用。目前已经提出了多种谷极化机制，其中谷层耦合机制涉及通过面外电场诱导谷极化。在这里，通过第一性原理计算，我们发现中心对称的 $\mathrm{FeCl_2}$ 单层中可以存在弱谷层耦合。至关重要的是，谷层耦合仅在面外磁化时发生，而在面内磁化时消失。与具有强谷层耦合的单层相比，$\mathrm{FeCl_2}$ 需要极强的电场才能实现相同幅度的谷分裂。通过操控磁化和电场的方向可以实现谷极化反转。仅反转其中一个方向会反转谷极化，而同时反转两者则使其保持不变。此外，简单堆叠的双层 $\mathrm{FeCl_2}$ 作为 $PT$ 反铁磁体，可以在没有外加电场的情况下自发实现谷极化，凸显了其在小型化、超密度和超快性能方面的潜力。我们的工作为识别具有弱谷层耦合的材料提供了指导，并进一步实现了通过电场和堆叠工程对谷极化的调控。