Layer-dependent piezoelectricity and robust magnetic anisotropy in Janus CrSCl

凝聚态物理 自旋电子学 压电 材料科学 磁各向异性 压电系数 铁磁性 极化(电化学) 偶极子 各向异性 范德瓦尔斯力 磁偶极子 纳米发生器 费米能级 挠曲电 杰纳斯 带隙 磁矩 磁畴 自旋极化 磁场 费米能量 单层 磁能 磁致伸缩
作者
Yaxin Pan,Yihang Bai,Bing Wang,Jun-Hyung Cho
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:128 (16) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0326140
摘要

Two-dimensional Janus materials with both piezoelectricity and ferromagnetism hold great potential for multifunctional spintronic devices. Using first-principles calculations, we investigate monolayer and few-layer CrSCl, a Janus-type van der Waals material with out-of-plane asymmetry, to explore its layer-dependent electronic, piezoelectric, and magnetic properties. We find that stacking-induced dipoles increase the electrostatic potential difference between surfaces, saturating beyond four layers. The potential gradient induces layer-resolved band shifts, leading to a reduced bandgap and a semiconductor-to-semimetal transition. Enhanced screening and depolarization effects suppress the strain-induced polarization change, causing the out-of-plane piezoelectric coefficient d31 to decrease overall with increasing thickness. In contrast, the magnetic anisotropy remains stable: despite the emergence of additional layer-derived states approaching the Fermi level, both the out-of-plane easy axis and magnetic anisotropy energy remain unchanged. These results highlight few-layer CrSCl as a versatile platform for engineering coexisting piezoelectric and magnetic functionalities, with layer-dependent piezoelectricity and robust magnetic anisotropy.
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