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Coexistence of altermagnetism and robust ferroelectricity in a bulk MnO wurtzite structure

纤锌矿晶体结构 铁电性 材料科学 凝聚态物理 结晶学 纳米技术 光电子学 化学 物理 冶金 电介质
作者
Imran Khan,Djamel Bezzerga,Jisang Hong
出处
期刊:Materials horizons [Royal Society of Chemistry]
卷期号:12 (7): 2319-2327 被引量:6
标识
DOI:10.1039/d4mh01619j
摘要

Altermagnetism is a new class of material with zero net magnetization, but having a nonrelativistic spin-split band structure. Here, we investigate the multifunctional properties of the hexagonal wurtzite MnO (w-MnO). w-MnO has a direct band gap of 0.39 eV and the altermagnetic behavior is achieved with a spin splitting of up to 188 meV. The bulk w-MnO has an in-plane magnetic anisotropy energy of -0.17 meV per cell along the [100] direction and temperature-dependent magnetization reveals a Néel temperature of around 180 K. Moreover, a maximum spin Hall conductivity of -285(ℏ/e) S cm-1 is obtained at a chemical potential of -0.24 eV. Along with the altermagnetism, we also find a large out-of-plane spontaneous polarization of 76.25 μC cm-2. w-MnO exhibits a low energy barrier of 0.26 eV per formula unit (f.u.) for polarization switching and this is further decreased to 0.15 eV per f.u. under 5% epitaxial tensile strain. The molecular dynamics simulations suggest that w-MnO retains its ferroelectric order below 2100 K indicating excellent thermal stability. These findings suggest that the hexagonal w-MnO can be a promising candidate for multiferroic applications particularly in spintronic and ferroelectric devices with high thermal stability.
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