凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2025年8月28日
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标题: 电场诱导的二维铁磁Janus VSSe双层中的半金属特性
标题: Electric-field induced half-metallicity in a two-dimensional ferromagnetic Janus VSSe bilayer
摘要: 二维(2D)半金属具有内在的铁磁性,在自旋电子学中具有广阔的应用前景。 在本研究中,我们旨在通过研究Janus VSSe双层来扩展已知的这种二维铁磁(FM)半金属空间,它是一种FM半导体。 其结构、电子和磁性特性使用密度泛函理论进行研究,采用DFT+$U$方法,并结合PBE泛函。 在最高400 K的有限温度下,使用从头算分子动力学模拟来检查双层的稳定性。为了进一步确保稳定性,还研究了系统的弹性常数,我们发现VSSe双层表现出类似于其单层 counterparts 的易磁化平面。 在DFT+$U$水平下,所考虑的VSSe双层呈现出向半金属转变的趋势,多数自旋载流子的带隙为0.11 eV,而少数自旋载流子的带隙为0.66 eV。 为了包括从半导体到半金属的转变,双层被施加了不同强度的垂直于平面的外部电场。 由于双层缺乏水平镜像对称性,可以双向调节带隙,对于"向上"和"向下"方向的电场有不同的值。 两个自旋通道的带隙随着向上电场的增加而增加,而对于向下电场则相反,多数载流子带隙在0.16 V/$\unicode{x212B}$时关闭,使材料成为自旋无带隙半导体。 电场进一步增加使材料在0.18 V/$\unicode{x212B}$时变为半金属。 考虑到这些外部电场的值在实验室中是可实现的,这表明FM Janus VSSe双层是自旋电子器件的有前途的候选材料。
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