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凝聚态物理 > 材料科学

arXiv:2505.17212 (cond-mat)
[提交于 2025年5月22日 (v1) ,最后修订 2025年6月5日 (此版本, v2)]

标题: 通过层移和双层MnPS中的自旋序工程学$_3$

标题: Engineering Altermagnetism via Layer Shifts and Spin Order in Bilayer MnPS$_3$

Authors:J. W. González, T. Brumme, E. Suárez Morell, A. M. León
摘要: 反铁磁材料结合了补偿磁有序与动量相关的自旋劈裂,为自旋电子功能提供了超越常规铁磁体和反铁磁体的基本新途径。 尽管大多数研究集中在三维化合物上,但少层二维材料中反铁磁性的出现仍未被充分探索。 在这里,我们证明双层 MnPS$_3$,一种典型的二维范德瓦尔斯磁体,可以承载由堆叠诱导的反铁磁相。 利用密度泛函理论和自旋-劳对称性分析,我们表明层间自旋排列和横向位移作为耦合对称性控制参数,在II型(共线反铁磁)和III型(反铁磁)相之间切换系统。 我们的系统探索揭示了特定堆叠几何如何在没有净磁化的情况下实现动量相关的自旋极化,即使在没有自旋轨道耦合的情况下也是如此。 这些结果确立了堆叠工程作为一种强大的、纯粹结构化的途径,用于设计二维磁体中可调谐的反铁磁状态,开辟了通往对称驱动的自旋电子和磁电电子器件的道路。
摘要: Altermagnetic materials combine compensated magnetic order with momentum-dependent spin splitting, offering a fundamentally new route for spintronic functionality beyond conventional ferromagnets and antiferromagnets. While most studies have focused on three-dimensional compounds, the emergence of altermagnetism in few-layer two-dimensional materials remains largely unexplored. Here, we demonstrate that bilayer MnPS$_3$, a prototypical 2D van der Waals magnet, can host stacking-induced altermagnetic phases. Using density-functional theory and spin-Laue symmetry analysis, we show that interlayer spin alignment and lateral displacement act as coupled symmetry control parameters that switch the system between Type II (collinear AFM) and Type III (altermagnetic) phases. Our systematic exploration reveals how specific stacking geometries enable momentum-dependent spin polarization without net magnetization, even in the absence of spin-orbit coupling. These results establish stacking engineering as a powerful, purely structural route for designing tunable altermagnetic states in 2D magnets, opening pathways toward symmetry-driven spintronic and magnetoelectronic devices.
评论: 12页,6个图
主题: 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci) ; 中尺度与纳米尺度物理 (cond-mat.mes-hall)
引用方式: arXiv:2505.17212 [cond-mat.mtrl-sci]
  (或者 arXiv:2505.17212v2 [cond-mat.mtrl-sci] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2505.17212
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Jhon W. González [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 5 月 22 日 18:38:39 UTC (8,404 KB)
[v2] 星期四, 2025 年 6 月 5 日 13:45:36 UTC (8,407 KB)
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