Li-ion intercalation enhanced ferromagnetism in van der Waals Fe3GeTe2 bilayer

铁磁性 插层(化学) 范德瓦尔斯力 凝聚态物理 双层 材料科学 离子 单层 化学物理 化学 纳米技术 无机化学 分子 物理 生物化学 有机化学
作者
Xiaokun Huang,Jinlin Xu,Renfen Zeng,Qinglang Jiang,Xin Nie,Chao Chen,Xiangping Jiang,Jun‐Ming Liu
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:119 (1) 被引量:30
标识
DOI:10.1063/5.0051882
摘要

Recently, the issue of ferromagnetism enhancement in two-dimensional (2D) van der Waals (vdW) layered magnetic systems has been highly concerned. It is believed that ion intercalation in vdW layered ferromagnets, targeting either enhanced interlayer spin exchanges or intralayer ones, can be an efficient scheme. In this work, by means of the first-principles calculations, we investigate the Li-ion intercalation between the two monolayers of the ferromagnetic (FM) vdW Fe3GeTe2 (FGT) bilayer and its impact on the ferromagnetism. It is revealed that the Li-ion intercalation provides hopping carriers between the two interfacial Te sublayers, beneficial for the enhancement of the interlayer FM coupling at a relatively low intercalation level. On the other hand, the Li-ion intercalation lifted Fermi level promotes the electron transfer from the minority spin channel to the majority one for the Fe-3d bands, favoring the stronger intralayer FM coupling. However, the over-intercalation generated carriers may fill up the majority spin channel, reversely leading to the reduced interlayer FM coupling. Consequently, an optimized intercalation level is expected in terms of ferromagnetism enhancement. This work not only helps to explain the recent experimental finding on the gate-controlled Li-ion intercalation in vdW FGT few-layers but also suggests a general scheme for ferromagnetism enhancement in 2D vdW layered ferromagnets using the ion intercalation approach.
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