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A first-principles study on the electronic property and magnetic anisotropy of ferromagnetic CrOF and CrOCl monolayers

材料科学 铁磁性 凝聚态物理 居里温度 各向异性 单层 应变工程 磁各向异性 磁化 拉伤 纳米技术 光电子学 磁场 光学 物理 量子力学 医学 内科学
作者
Chunyan Xu,Jing Zhang,Zexuan Guo,Siqi Zhang,Xiaoxi Yuan,Lingrui Wang
出处
期刊:Journal of Physics: Condensed Matter [IOP Publishing]
卷期号:33 (19): 195804-195804 被引量:29
标识
DOI:10.1088/1361-648x/abe477
摘要

Abstract Two-dimensional ferromagnetic materials with large perpendicular magnetic anisotropy (PMA) hold great potential in realizing low critical switching current, high thermal stability and high density nonvolatile storage in magnetic random-access memories. Our first-principles calculations reveal that CrOF and CrOCl monolayers (MLs) are two-dimensional (2D) ferromagnetic semiconductors with out-of-plane magnetic easy axis, and PMAs of CrOF and CrOCl MLs are mainly contributed by Cr atoms. The magnetic anisotropy of CrOF and CrOCl MLs can be controlled and enhanced by applying biaxial strain. Tensile strain can further enhance PMAs of CrOF and CrOCl MLs by 82.9% and 161.0% higher than those of unstrained systems, respectively. In addition, appropriate compressive strain can switch the magnetic easy axis of CrOF and CrOCl MLs from out-of-plane direction to in-plane direction. The semiconductor natures of CrOF and CrOCl MLs robust against biaxial strain, the band gaps of these systems under biaxial strain are in the range of 1.26 eV to 2.40 eV. By applying biaxial strain, the Curie temperatures of CrOF and CrOCl MLs increase up to 282 K and 163 K, respectively. These tunable properties suggest that CrOF and CrOCl MLs have great application potentials for magnetic data storage.
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