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VI_3: A two-dimensional Ising ferromagnet

机译：VI_3：二维伊辛铁磁体

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摘要

Two-dimensional (2D) magnetic materials are of great current interest for their promising applications in spintronics. Here we propose the van der Waals (vdW) material Ⅵ_3 to be a 2D Ising ferromagnet (FM), using density functional calculations, crystal field level diagrams, superexchange model analyses, and Monte Carlo simulations. The a_(1g)~1 e'~1 ground state in the trigonal crystal field gives rise to the 2D Ising FM due to a significant single ion anisotropy (SIA) and enhanced FM superexchange both associated with the S_z = 1 and L_z =-1 states of V~(3+) ions. We find that a tensile strain on the Ⅵ_3 monolayer further stabilizes the a_(1g)~1 e'~1 ground state, and its Curie temperature (T_C) would increase from 70 to 90-110 K under a 2.5%-5% tensile strain. Moreover, we suggest a group of spin-orbital states with a strong SIA which may help to search more 2D Ising magnets.
机译：二维（2D）磁性材料因其在自旋电子学中的应用前景而备受关注。在这里，我们使用密度泛函计算，晶体场能级图，超交换模型分析和蒙特卡洛模拟，将范德华（vdW）材料Ⅵ_3提出为二维Ising铁磁体（FM）。由于显着的单离子各向异性（SIA）和增强的FM超交换（均与S_z = 1和L_z =-相关），三角晶域中的a_（1g）〜1 e'〜1基态产生了二维Ising FM。 V〜（3+）离子为1状态。我们发现，在Ⅵ_3单层上的拉伸应变进一步稳定了a_（1g）〜1 e'〜1基态，在2.5％-5％的拉伸下，其居里温度（T_C）从70升高到90-110K。应变。此外，我们建议使用一组具有强SIA的自旋轨道状态，这可能有助于搜索更多的2D Ising磁体。

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  • 来源
    《Physical review》 |2020年第10期|100402.1-100402.5|共5页
  • 作者

    Ke Yang; Fengren Fan; Hongbo Wang; D. I. Khomskii; Hua Wu;

  • 作者单位

    Laboratory for Computational Physical Sciences (MOE) State Key Laboratory of Surface Physics and Department of Physics Fudan University Shanghai 200433 China;

    Laboratory of Advanced Materials Physics and Nanodevices School of Physics and Technology University of Jinan Jinan 250022 China;

    Institute of Physics Ⅱ University of Cologne 50937 Cologne Germany;

    Laboratory for Computational Physical Sciences (MOE) State Key Laboratory of Surface Physics and Department of Physics Fudan University Shanghai 200433 China Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures Nanjing 210093 China;

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