凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2025年2月13日
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标题: 压力调制的层状Fe掺杂CrCl3中的磁性和带隙调控
标题: Pressure-Tuned Magnetism and Bandgap Modulation in Layered Fe-Doped CrCl3
摘要: 我们研究了在不同压力下的结构、磁性、振动和光学带隙特性。通过将第一性原理计算与实验技术相结合,包括拉曼光谱、光致发光(PL)、单轴压力研究(热膨胀)和磁化测量,我们揭示了掺铁的CrCl3中的复杂压力诱导转变,阐明了其结构、电子和磁性的演变。在常压下,拉曼光谱证实了所有预期的拉曼活性模式,并且随着压力增加,这些模式表现出蓝移。PL测量显示在约0.6 GPa时具有1.48 eV的光学带隙,并且在压力下带隙逐渐增加,由于同结构相变,在6 GPa以上增加速度减缓。磁化结果在压力下显示常压条件下存在两种竞争的磁性成分(FM和AFM),在最低温度和外加磁场下,FM成分占主导地位。通过热膨胀的Grueneisen分析确认了竞争的FM和AFM能量尺度,它们的单轴压力依赖性被确定。实验结果与基于密度泛函理论(DFT)的理论结果一致。在实验中,我们观察到压力增强的铁磁层间耦合,随后由于层间直接相互作用减弱而稳定了反铁磁有序。在1.2 GPa以上,实验观察中磁性的FM成分消失,这也与基于DFT的理论一致。这里报告的发现突显了CrCl3在压力可调磁性和光电应用中的潜力,例如,FM和AFM构型之间的微妙平衡可能在传感器应用中具有潜力。
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