具有反铁磁半导体特性和Janus可调交替磁性的FeS3单层的预测

《ChemPhysChem》：Prediction of FeS3 Monolayer with Antiferromagnetic Semiconductor Properties and Janus-Tunable Altermagnetism

二维抗铁磁材料FeS3单层通过结构搜索和第一性原理计算实现稳定设计，具有大磁各向异性能（272 μeV/Fe）和222 K奈尔温度，应变可提升至384 μeV/Fe。构建Janus Fe2S3X3（X=Se,Te）单层展现交替磁性，为高温自旋电子器件提供新候选。

　　

摘要

开发能够在室温以上运行的二维（2D）反铁磁材料，并且具有较大的磁各向异性能量（MAE），对于下一代自旋电子器件至关重要。本文通过结构搜索方法和第一性原理计算，预测了一种稳定的FeS₃单层材料，该材料具有非等边六边形的Fe排列。这种材料表现出优异的动态稳定性、热稳定性和机械稳定性，间接带隙为1.12?eV（HSE06），同时具有较大的MAE（272?μeV?Fe^{?1T_N）为222?K；双轴应变还能进一步调节MAE（在?6%应变时可达到384?μeV?Fe?1）。通过构建Janus结构的Fe₂S₃X₃（X?=?Se, Te）单层材料，该结构还表现出变磁性质和较高的奈尔温度。这项研究为2D磁性材料的探索提供了有价值的指导。}

图形摘要

预测FeS₃单层材料是一种反铁磁半导体，其交换常数J₁约为–25.5?meV，磁各向异性能量为272?μeV?Fe^{?1T_N约为222?K。将上层S原子替换为Se或Te原子形成的Janus Fe₂S₃X₃单层材料打破了镜像对称性，从而产生了变磁性质——即自旋分裂依赖于动量的现象。}

利益冲突

作者声明没有利益冲突。