Strain- and correlation-tuned magnetic anisotropy and Dzyaloshinskii-Moriya interaction in two-dimensional D 3 h FeTe 2

凝聚态物理 铁磁性 自旋电子学 材料科学 磁各向异性 各向异性 点反射 自旋极化 单层 反铁磁性 联轴节(管道) 自旋(空气动力学) 应变工程 不对称 对称(几何) 交换互动 海森堡模型 异质结 磁畴 微磁学 感应耦合 物理 参数空间
作者
Dimple Rani,B. R. K. Nanda,Prasanjit Samal
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:112 (17) 被引量:1
标识
DOI:10.1103/jj81-ng8g
摘要

In the ongoing research for two-dimensional (2D) ferromagnetic materials with strong intrinsic Dzyaloshinskii--Moriya interaction (DMI), most of the efforts are focused on doping, Janus engineering, or heterostructure formation to break inversion symmetry and enhance spin--orbit coupling (SOC). Here, we demonstrate that a pristine 2D material monolayer $H\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{FeTe}}_{2}$ can naturally host robust DMI and magnetic anisotropy due to its intrinsic broken inversion symmetry and the strong SOC of Te atoms. We explore the effect of biaxial strain and electron correlation on $H\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{FeTe}}_{2}$ using first principles $\mathrm{DFT}+U$ calculations. We systematically investigate the Heisenberg exchange interaction, magnetic anisotropy, and DMI in the space spanned by strain and correlation. Our results reveal a distinct, nonmonotonic strain dependence of both magneto anisotropy energy (MAE) and DMI, including a strain-tunable crossover between in-plane and out-of-plane magnetic easy axes. A remarkable enhancement of the in-plane DMI is observed under the combined influence of strain and strong correlations, which is unusual for pristine 2D materials and suggests a favorable regime for spintronic applications. Notably, even in the absence of strain, $H\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{FeTe}}_{2}$ exhibits finite DMI and considerable anisotropy rare for a pure 2D material. Through these findings, we present $H\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{FeTe}}_{2}$ as a unique pristine 2D system with robust and tunable spin interactions for exploring fundamental spin orbit-driven magnetic phenomena.
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