Half-metal Mn2GeI2 monolayer with high Curie temperature and large perpendicular magnetic anisotropy

自旋电子学 凝聚态物理 居里温度 超级交换 单层 铁磁性 材料科学 自旋极化 费米能级 磁化 磁各向异性 纳米技术 物理 磁场 电子 量子力学
作者
Juncheng Luo,Xi Zhang,Mu Lan,Gang Xiang
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:124 (19) 被引量:4
标识
DOI:10.1063/5.0190056
摘要

Two-dimensional (2D) intrinsic ferromagnetic (FM) materials with high Curie temperatures (Tc), large perpendicular magnetic anisotropy (PMA), and large spin polarization are desirable for atomically thin spintronic devices. Herein, we propose a 2D intrinsic FM material Mn2GeI2 monolayer with thermodynamical stability and outstanding FM properties using first-principles calculations. Our calculations show that Mn2GeI2 monolayer is a half-metal with a spin gap of 1.76 eV, which ensures 100% spin polarization ratio at the Fermi level. Importantly, Mn2GeI2 monolayer has a large PMA energy of 2.90 meV and a high Tc of 648 K, ideal for practical applications at room temperature. Further in-depth investigation of microscopic coupling in the Mn2GeI2 monolayer reveals that the robust ferromagnetism mainly resulted from the synthetic effect of Ruderman–Kittel–Kasuya–Yosida exchange interaction between the Mn ion layers and superexchange interaction within the Mn ion layers. Our results give insights into the structure and electronic and magnetic properties of Mn2GeI2 monolayer and provide a promising candidate for 2D spintronic devices.
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