Layer-independent ferromagnetic insulators in a new structural phase of Cr2S3

反铁磁性 铁磁性 凝聚态物理 材料科学 磁性 能量(信号处理) 晶格常数 范德瓦尔斯力 磁矩 格子(音乐) 结晶学 物理 衍射 量子力学 化学 声学 分子
作者
Ping Li,Chengyang Xu,Weidong Luo
出处
期刊:Physical Review Materials [American Physical Society]
卷期号:6 (5) 被引量:3
标识
DOI:10.1103/physrevmaterials.6.054006
摘要

Ferromagnetic insulators (FMIs) are crucial for sensing and storage, but they are currently rare. The magnetism of the widely studied ${\mathrm{CrI}}_{3}$ and ${\mathrm{Cr}}_{2}{\mathrm{Ge}}_{2}{\mathrm{Te}}_{6}$ is layer dependent; thus, obtaining FMIs from these materials is challenging because the film thickness must be carefully controlled. Based on the generalized gradient approximation (GGA), $\mathrm{GGA}+U$, and HSE06 hybrid functional calculations, this work predicts a new structural phase of ${\mathrm{Cr}}_{2}{\mathrm{S}}_{3}$ $(\ensuremath{\gamma}\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{Cr}}_{2}{\mathrm{S}}_{3})$ and further predicts it as an intrinsic and layer-independent FMI. The material is dynamically metastable. It crystallizes a rhombohedral lattice, stacking the ${\mathrm{Cr}}_{2}{\mathrm{S}}_{3}$ quintuple layers (QLs) along the [111] direction through van der Waals interactions. The in-plane lattice constant is 3.4 \AA{}, and each Cr atom carries a magnetic moment of $3.0{\ensuremath{\mu}}_{B}$. $\ensuremath{\gamma}\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{Cr}}_{2}{\mathrm{S}}_{3}$ behaves as an intrinsic FMI, irrespective of the layer number, but its indirect energy gap can be tuned from 1.23 to 1.97 eV by changing the film thickness according to the HSE06 calculations. In-plane compressive strain facilitates the ferromagnetism and decreases the energy gap, while tensile strain leads to antiferromagnetism and decreases the energy gap. In the 1QL case, 0.5% in-plane tensile strain causes the ferromagnetic-antiferromagnetic phase transition. The origin of the ferromagnetism and the strain-induced magnetic transition of $\ensuremath{\gamma}\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{Cr}}_{2}{\mathrm{S}}_{3}$ are discussed and attributed to the dominant ferromagnetic part of the superexchange.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
OA发布了新的文献求助10
2秒前
哦莫完成签到 ,获得积分10
3秒前
GYX发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
领导范儿应助草莓酱采纳,获得10
7秒前
9秒前
10秒前
孤独念双完成签到 ,获得积分10
10秒前
wenny发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
冷艳的火龙果完成签到,获得积分10
13秒前
皮雁子完成签到,获得积分10
13秒前
兔子先生完成签到,获得积分10
13秒前
可爱的鬼神完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
哭泣恋风完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
小马甲应助小橘子2022采纳,获得10
18秒前
小马甲应助凉水采纳,获得10
19秒前
甜瓜不熟完成签到,获得积分10
19秒前
赘婿应助天选科研人采纳,获得10
21秒前
22秒前
24秒前
粗心的初南完成签到,获得积分10
25秒前
yanjiusheng完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
兔子先生发布了新的文献求助30
25秒前
bluesoul完成签到,获得积分10
27秒前
WAALE发布了新的文献求助10
27秒前
yes完成签到,获得积分10
28秒前
lihua完成签到,获得积分20
29秒前
老仙翁发布了新的文献求助10
30秒前
30秒前
Peter_zhu完成签到,获得积分10
31秒前
戴晓婷发布了新的文献求助30
31秒前
32秒前
夜雨发布了新的文献求助10
33秒前
dudu发布了新的文献求助10
34秒前
汉堡包应助冯xiaoni采纳,获得10
35秒前
35秒前
高分求助中
Manual of Clinical Microbiology, 4 Volume Set (ASM Books) 13th Edition 1000
Cross-Cultural Psychology: Critical Thinking and Contemporary Applications (8th edition) 800
Counseling With Immigrants, Refugees, and Their Families From Social Justice Perspectives pages 800
マンネンタケ科植物由来メロテルペノイド類の網羅的全合成/Collective Synthesis of Meroterpenoids Derived from Ganoderma Family 500
Electrochemistry 500
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 400
Statistical Procedures for the Medical Device Industry 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2375091
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2082713
关于积分的说明 5221753
捐赠科研通 1809990
什么是DOI,文献DOI怎么找? 903449
版权声明 558428
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 482287