Single-Layered Hittorf's Phosphorus: A Wide-Bandgap High Mobility 2D Material
我们在这里提出了一个二维材料的基础上的一个单一的紫色或希托夫的磷层。使用第一性原理密度泛函理论，我们发现它是非常稳定的，与其他以前提出的单层磷结构。它只需要一个小的能量成本约$0.04~\text{eV/atom}$从它的本体结构，希托夫的磷，或结合能$0.3-0.4~\text{J/m}^2$每层创建，这表明在实验中剥离的可能性。我们发现单层Hittorf磷是一种宽带隙半导体，其直接带隙约为$2.5$ ~eV，并且我们的计算表明，它预计具有高且高度各向异性的空穴迁移率，其上限介于$3000-7000$ ~cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$之间。这些综合性能使得单层Hittorf磷成为未来应用于各种技术的非常好的候选者，特别是用于高频电子学和在低波长蓝色范围内操作的光电子器件。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable layered-magnetism-assisted magneto-Raman effect in a two-dimensional magnet $\mathrm{CrI_3}$
利用偏振拉曼光谱实验和模型磁-声子耦合计算相结合的方法研究了二维（2D）磁体$\mathrm{CrI_3}$中的富磁拉曼效应。我们揭示了一种新的分层磁辅助声子散射机制低于磁起始温度，其拉曼激发打破时间反演对称性，具有反对称拉曼张量，并遵循跨临界磁场的磁相变，在传统的声子散射与对称的拉曼张量的存在下，在$N$层$\mathrm{CrI_3}$。通过数据和计算，我们解决了由于层间耦合（$N$>= 2），单层的一阶$A_g$声子在$N$-层$\mathrm{CrI_3}$中分裂成$N$-折叠多重态，并且由于它们不同的层-磁-声子耦合，具有多重态的声子表现出不同的磁场依赖性。我们进一步发现，这种层磁声子耦合的拉曼散射机制扩展到一阶到高阶多声子散射过程。我们对$N$-层$\mathrm{CrI_3}$中一阶声子和高阶多声子的磁拉曼效应的研究表明了二维磁体中涌现的磁光效应的丰富和强烈的行为，并强调了范德华层状磁体中新的自旋-声子物理的独特机会。
2020-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Neutron diffraction study of magnetism in van der Waals layered MnBi$_{2n}$Te$_{3n+1}$
最近发现二维van der Waals MnBi $_{2n}$ Te $_{3n+1}$（n = 1，2，3，4）化合物是内禀磁性拓扑绝缘体，具有量子反常霍尔效应和多种拓扑态。本文对该类化合物的晶体结构和磁性结构进行了总结和比较，并讨论了化学成分对其磁性的影响。我们发现，相当一部分的Bi占据在Mn网站在MnBi $_{2n}$ Te $_{3n+1}$（n = 1，2，3，4），而Mn是没有检测到的非磁性原子网站内的中子衍射实验的分辨率。Mn的占有率随n的增大而单调减小。对具有代表性的MnBi $_{4}$ Te $_{7}$的极化中子衍射表明，其磁化强度仅在Mn位上积累，与非极化中子衍射的结果一致. Bi在Mn位的缺陷自然地解释了从n = 1到n = 4的连续降低的饱和磁矩。实验估计的临界指数的所有化合物一般建议的三维字符的磁性。我们的工作提供了材料特定的结构参数，可能是有用的能带结构计算，以了解所观察到的拓扑表面状态和设计量子磁性材料通过化学掺杂。
2021-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-driven switching of magnetism in layered CrCl3
具有可控磁性的层状过渡金属化合物为制备高性能磁电和自旋电子器件提供了许多诱人的机会。其电子和磁性的调谐通常限于层厚度的改变、静电掺杂以及电场和磁场的控制。然而，很少利用压力作为控制参数来定制它们的磁电性能。在这里，我们报告了一个独特的压力驱动的同构相变在层状氯化铬伴随着同时切换的磁性从铁磁到反铁磁秩序。我们的实验，结合从头计算，表明这样的磁性转变阻碍了压力下的带隙崩溃，导致异常的超导体到半导体的转变。我们的研究结果不仅揭示了高电位的氯化铬在电子和自旋电子学应用环境和极端条件下，但也建立了探索不寻常的相变层状过渡金属化合物的基础。
2019-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Zero point motion and direct/indirect bandgap crossover in layered transition-metal dichalcogenides
二维过渡金属二硫属化合物$MX_2$（es. MoSPDMATHABMN、WSPDMATHABMN、MoSePDMATHABMN、\ldots）是用于带隙工程的最有前途的材料之一。在这些化合物中广泛研究，通过从头算技术，是调整的直接-间接的间隙字符通过平面应变的可能性。然而，在这种计算中，晶格自由度被假设为经典的和冻结的。在本文中，我们详细调查的带隙字符（直接与间接）上的平面外的距离$h$之间的两个硫族平面在每个$MX_2$单元的依赖关系。使用DFT计算，我们表明，带隙字符确实是高度敏感的参数$h$，在单层以及在双层和散装化合物，允许例如开关从间接到直接的差距和从间接到直接的差距在单层系统。这种情况下，进一步分析了存在量子晶格波动的零点运动。在量子分析的基础上，我们认为由面外应变以及面内应变引起的直接-间接带隙跃迁可以被看作是连续的交叉，而不是真正的急剧转变。物理观测的后果进行了讨论。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced $4p$-magnetism in layered platinum diselenide
二硒化铂（PtSe $_{2}$）是近年来发现的一种非本征磁体，其磁性来源于Pt空位的存在。这些缺陷的主体材料本身显示出有趣的结构和电子特性，其中一些源于其层之间的异常强相互作用。迄今为止，尚不清楚PtSe $_2$的独特固有性质将如何影响其感生磁性。在这项理论工作中，我们表明，在PtSe $_{2}$薄膜中的缺陷引起的磁性是高度敏感的：（i）层的厚度（ii）缺陷密度，和（iii）衬底的选择。这些不同的因素极大地改变了所有的磁性，包括局部磁矩的大小，耦合的强度，甚至磁矩之间耦合的性质。我们进一步表明，强烈的层间相互作用是理解这些效应的关键。更好地理解对磁性的各种影响，可以使基于Pt的二硫属化物的磁性能的可控调谐成为可能，这可以用于设计用于磁电和磁光应用的新型器件。
2021-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of layered multicomponent wide-bandgap oxides: a combinatorial approach
采用第一性原理密度泛函方法研究了12种层状多组分氧化物RAMO $_4$（R $^{3+}$ =In或Sc; A $^{3+}$ =Al或Ga; M $^{2+}$ =Ca、Cd、Mg或Zn）的结构、电子和光学性质. RAMO $_4$的组成复杂性导致宽范围的带隙值从InGaCdO $_4$的2.45 eV变化到ScAlMgO $_4$的6.29 eV。引人注目的是，尽管氧化物组分中的带隙不同，即CdO、In $_2$ O、$_3$或ZnO中为2-4 eV，Ga $_2$ O、$_3$或Sc $_2$ O、$_3$中为5-6 eV，和7-9 eV的CaO、MgO或Al $_2$ O $_3$，多组分氧化物中的导带底部由所有阳离子的S-态和它们的相邻氧P-态形成。我们发现，在多组分氧化物的导带的混合性质起源于不寻常的五重原子的协调A $^{3+}$和M $^{2+}$阳离子，使相邻的阳离子之间的相互作用，通过共享氧原子的空间分布的s-轨道。详细讨论了局部原子配位对层状RAMO $_4$的带隙、电子有效质量、导带轨道组成以及电子输运的各向同性特性的影响。
2011-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Multi-layered chalcogenides with potential for magnetism and superconductivity
层状铊铜硫族化物可以形成由Tl片隔开的单层、双层或三层Cu-Cu。本文报道了TlCu_2Se_2、TlCu_4S_3、TlCu_4Se_3和TlCu_6S_4等铊基材料的制备和性质，并与A = Ba、K、Rb和Cs，Ch = S、Se的层状材料ACu_（2nChn +1）的报道进行了比较。考虑到通过Cu 3d的层间和层内交换相互作用的可能性，这些材料没有长程磁性是相当令人惊讶的，我们通过磁化率测量并通过中子衍射确认。第一原理密度泛函理论计算的单层TlCu 2Se 2（同构的122铁基超导体）和双层TlCu 4Se 3表明缺乏费米能级的光谱权重，需要驱动磁或超导不稳定性。电子结构计算表明，具有Fe的多个结构层具有磁性的可能性要大得多。
2016-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A first-principles theoretical study on two-dimensional MX and MX$_2$ metal halides: bandgap engineering, magnetism, and catalytic descriptors
本文通过第一性原理计算构建了 60 种 MX 和 MX$_2$ 金属卤化物数据库，系统研究了其从体相到二维的带隙演化、磁性与催化性质，并筛选出有前景的低维应用候选材料。
2025-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit-entangled nature of magnetic moments and Kitaev magnetism in layered halides $α$-RuX$_3$ (X = Cl, Br, I)
$α$ $_3$由于潜在的键依赖性Kitaev磁交换相互作用和由此产生的可在其中实现的量子自旋液体相，最近已被广泛研究。已知Ru 4 $d$ -和Cl $p$ -轨道之间的共价性对于在该化合物中诱导大的Kitaev相互作用是至关重要的，因此将Cl替换成更重的卤素元素如Br或I可能是进一步促进Kitaev相互作用的有希望的方法。及时地，已经有关于$α$ $_3$和$α$ $_3$的合成的报道，预期其具有与$α$相同的自旋-轨道-纠缠轨道和Kitaev交换相互作用。在本文中，我们以比较的方式研究了$α$ -RuCl $_3$、$α$ -RuBr $_3$和$α$ -RuI $_3$的电子结构，着重于自旋-轨道耦合和在位库仑排斥的协同作用，以实现Ru位的自旋-轨道纠缠赝自旋-1/2。我们进一步估计了所有三种化合物的磁交换相互作用，表明$α$ -RuBr $_3$可以是在固态系统中实现Kitaev自旋液相的有希望的候选者。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controlling magnetic exchange and anisotropy by non-magnetic ligand substitution in layered MPX3 (M = Ni, Mn; X = S, Se)
最近在二维（2D）磁学的发现加强了对范德华（vdW）磁性材料的研究，并进一步提高了我们调整其磁性能的能力。反铁磁金属硫代磷酸盐MPX 3的可调磁性已被广泛研究。金属离子M的取代已被采用作为一个重要的技术，以工程的磁性在MPX 3。在这项工作中，我们研究了以前未探索的硫族元素X在MPX 3（M = Mn/Ni; X = S/Se）的取代。我们合成了MnPS_（3-x）Sex（0 < x < 3）和NiPS_（3-x）Sex（0 < x < 1.3）单晶，并研究了磁性随x的系统演化。我们的研究揭示了有效的调整磁相互作用和各向异性MnPS 3和NiPS 3硒取代后。这种有效的磁性工程提供了一个合适的平台，以了解低维磁性和开发未来的磁性器件。
2022-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of magnetism in few-layered van der Waals magnet
利用静电门技术操纵量子态是纳米电子学中许多模型系统的研究热点。当涉及到控制电子自旋的问题时，更具体地说，系统的磁性，用电场调谐已被证明是难以捉摸的。近年来，磁性层状半导体由于其新的物理现象而引起了人们的广泛关注。然而，在基于它们的栅极可控磁性的演示中仍然存在挑战。在这里，我们表明，通过离子门控，可以观察到强场效应在几层半导体Cr $_{2}$ Ge $_{2}$ Te $_{6}$设备。在不同的栅极掺杂，在所研究的设备中的微区克尔测量表明可调谐的磁化循环低于居里温度，这是暂时归因于自旋极化的能带结构的力矩重新平衡。我们在范德华磁体中的电场控制磁性的发现为新一代磁存储器、传感器和自旋电子学的潜在应用铺平了道路。
2018-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay between magnetism and charge instabilities in layered NbSe$_{2}$
采用基于密度泛函理论的从头计算方法，研究了层状六方结构NbSe $_{2}$的电子结构和磁性.在单层NbSe $_{2}$的情况下，它被发现，对于所有考虑的泛函，磁性解决方案是在能量低于非磁性解决方案。磁性基态是亚铁磁性的，在Nb原子处的磁矩为1.09 $μ_{B}$，在Se原子处的磁矩为0.05 $μ_{B}$，方向相反。我们的计算表明，单层NbSe $_{2}$不显示电荷密度波不稳定性，除非石墨烯层被认为是一个衬底。然后，我们发现了两种3 $\times$ 3电荷密度波，这是在我们的STM实验中观察到的。这表明NbSe $_{2}$中电荷不稳定性的驱动力在体和单层极限中不同。我们的工作使磁性在这种高度相关的二维材料中发挥作用，这对于理解二维超导性和电荷密度波序的形成机制至关重要。
2020-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Absence of a Competition between Magnetism and Superconductivity in the Layered Nickel Borocarbides: Common Correlation Tc with Crystal Chemical Parameters for Magnetic and Nonmagnetic Compounds
本文对硼化镍RNi_2B_2C（R =稀土）的晶体化学研究进行了分析。的原因表示的Tc从晶体化学参数的依赖性由两个单独的曲线的磁性和α R被认为是。建立了层状准二维系统（高温超导铜酸盐和二硼化物）中存在的类似晶体化学参数对Tc的所有R依赖关系。确定了磁性能R对硼碳化物Tc的影响。根据所发现的相关性，一些稀土的半径被精确化，并计算了在各种取代R的化合物的Tc。
2002-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Structural distortion and incommensurate noncollinear magnetism in EuAg4As2
层状磷属元素化合物材料为研究超导电性、磁性、电荷密度波等各种涌现现象提供了一个富有成效的平台。本文报道了层状磷属元素化合物EuAg $_4$ As $_2$通过输运、磁化、单晶X射线和中子衍射数据观察到的结构畸变和非共线磁性。EuAgPDMATHABMM As $_2$单晶在120 K时出现结构畸变，出现传播矢量分别为$q_1=\pm$（0，0.25，0.5）和$q_2=\pm$（0.25，0，1）的两组超晶格峰。在9 K至15 K之间，六方Eu $^{2+}$子晶格进入非钉扎状态，磁布拉格反射被描绘为圆形扇区。低于9 K，它命令在一个无公度的非共线反铁磁状态与一个定义良好的传播波矢量（0，0.1，0.12），其中的磁性结构是螺旋沿$c$轴和摆线沿$b$轴与6.4 $μ_B$ /Eu $^{2+}$的时刻。此外，EuAg $_4$ As $_2$在磁场作用下具有丰富的磁相，较大的磁电阻，以及载流子与磁性的强耦合.
2020-06-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Layer-dependent Raman spectroscopy and electronic applications of wide-bandgap 2D semiconductor \b{eta}-ZrNCl
近年来，二维（2D）层状半导体由于其在下一代电子学和光电子学中的潜力而受到广泛关注。宽带隙二维半导体在蓝光和紫外波段尤为重要，而在这一波段的二维材料很少。在这里，单层\b{eta} -型氯化氮锆（\b{eta} -ZrNCl）是第一次隔离，这是一个空气稳定的层状材料，具有约3.0 eV的带隙的散装。系统研究了ZrNCl从单层、双层到块体的层相关拉曼散射，发现其面外A1 g峰在~189 cm-1处发生了蓝移。重要的是，该A1 g峰在单层中不存在，这表明它是快速识别单层和确定2D ZrNCl厚度的指纹。基于少层ZrNCl的背栅场效应晶体管显示出108的高开/关比。这些结果表明，2D \b{eta} -ZrNCl的电子应用的潜力。
2022-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Medium-entropy Engineering of magnetism in layered antiferromagnet CuxNi2(1-x)CrxP2S6
本文研究 Cu、Cr 共取代的层状 CuxNi2(1-x)CrxP2S6，揭示中熵调控下反铁磁相的系统演化及低温弱铁磁关联，为反铁磁 M2P2X6 引入铁磁性提供策略。
2024-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism, symmetry and spin transport in van der Waals layered systems
越来越多的原子层状磁性材料的发现，以及已经建立的强自旋轨道耦合（SOC）和拓扑系统的庞大目录，要求一些指导原则，以定制和优化新的自旋输运和光学性质在其界面。在这里，我们重点介绍这两个领域的最新发展，这些发展使它们更加紧密地联系在一起，并使它们成为未来富有成效的协同作用的成熟因素。在概述了范德华（vdW）磁性和SOC效应的基本原理之后，我们讨论了它们的共存，操纵和竞争如何最终建立新的方法来设计强大的自旋纹理，并驱动基于2D材料的vdW异质结构中自旋电流和磁化切换的产生和动态。基于我们对现有实验结果和理论考虑的分析，我们得出了一个前瞻性的分析交织的磁性和自旋-轨道力矩（SOT）现象如何结合在界面定义良好的对称性，以及这如何决定的性质和数字的优点SOT和角动量转移。这将在设计利用具有自旋自由度的2D材料的独特性质的未来非易失性存储器器件中起指导作用。
2021-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption tuning of polarity and magnetism in AgCr2S4 monolayer
本文基于密度泛函理论研究AgCr2S4单层，发现二维限域消除体相极性并在CrS2层中产生可维持至室温的二维铁磁性，同时揭示表面吸附对离子电导率的非单调调控作用。
2023-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay of spin magnetism, orbital magnetism, and atomic structure in layered van der Waals ferromagnet VI$_3$
最近发现的层状范德华材料VI $_3$的铁磁性引起了人们的广泛关注。尽管取得了实质性进展，但在以下重要方面尚未达成共识：（i）易磁化轴可能偏离VI $_3$层的法线，（ii）V原子可能不等价，（iii）V磁矩的值。理论工作中不同的结论的传导性质的系统，价值和作用的V轨道的时刻。据我们所知，没有理论工程解决问题（一）和（二），只有一个工作处理的价值降低的V时刻。通过将对称性参数与密度泛函理论（DFT）和DFT+ $U$计算相结合，我们已经表明，Phys. Rev. B { \bf 99}，041402（R）（2019）中报道的晶体结构的反二聚变形必然导致易轴偏离VI $_3$层的法线，与实验结果密切相关。反二聚化伴随着反转对称性的破缺导致了V原子的不等价性。我们的DFT+U计算得到了V原子的大值0.8μ_B$，导致总V矩降低，这与许多实验结果以及Phys.Rev.Bbf101，100402（R）（2020）中提出的物理图像一致。我们得到了大的原子内非共线的V自旋和轨道的时刻揭示强烈的竞争效应所导致的现场电子相关，自旋轨道耦合，和原子间的杂化，因为纯原子内效应导致共线的自旋和轨道的时刻。我们的计算证实了强磁弹性耦合的实验结果，揭示了磁性对原子结构扭曲的强烈依赖性。
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Emergent magnetism with continuous control in the ultrahigh conductivity layered oxide PdCoO2
该研究针对连续可调磁性的实现难题，通过氦注入与退火处理在超高电导率层状氧化物PdCoO₂中实现了铁磁性的连续开关调控，为自旋电子学应用提供了关键支撑。
2023-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Unusual magnetism of layered chromium sulfides MCrS2 (M=Li, Na, K, Ag, and Au)
具有三角形Cr层的MCrS 2化合物（M=Li、Na、K、Cu、Ag和Au）显示出各种各样的磁性基态，范围从LiCrS 2中的Cr自旋的120度反铁磁顺序到AgCrS 2中的双条纹，NaCrS 2中的螺旋磁顺序，最后是KCrS 2中的铁磁Cr层。在从头计算能带结构的基础上，分析了Cr自旋间交换作用的各种贡献，解释了这种趋势是由于反铁磁直接最近邻d-d交换和通过Sp态的铁磁超交换之间的竞争，导致最近邻相互作用的符号随M离子半径的变化而变化.结果表明，其他重要的相互作用是层内第三近邻相互作用和层间交换。我们建议，强磁弹性耦合是最有可能负责至少一种材料的多铁性这个家庭，即，AgCrS 2。
2012-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Atomically-Layered Magnetism in CrSBr
二维（2D）材料在存在潜在磁各向异性的情况下可以具有稳定的长程磁相。实现2D磁体的全部潜力的能力需要系统地研究单个原子层和纳米级不均匀性（$\textit{i.e.}$，应变）对内部和层间磁性相的出现和稳定性的作用。在这里，我们报告多方面的空间依赖于磁性在几层CrSBr使用磁力显微镜（MFM）和基于Monte Carlo的磁模拟。我们进行纳米级可视化的磁性片磁化率从原始MFM数据和力-距离曲线，揭示了一个特征发病的内部和层间的磁相关性作为温度和层厚度的函数。我们表明，在奇数层梯田的存在下，一个单一的未补偿层显着降低了低温反铁磁（AFM）相的稳定性，并引起多个共存的磁性基态的温度接近散装Néel温度（$\textit{T}$ $_N$）。此外，AFM相位可以可靠地抑制使用适度的领域（~300 Oe）从MFM探针，作为一个纳米级的磁开关的行为。我们的几层CrSBr的原型研究证明了层宇称场可调二维磁性的关键作用，并为未来的纳米磁性器件提供了重要的设计标准。此外，我们提供了一个路线图使用MFM的纳米磁性的二维材料，尽管无处不在的散装零场磁性磁化片。
2021-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Probing magnetism in 2D van der Waals crystalline insulators via electron tunneling
磁性绝缘体是下一代自旋电子学和拓扑器件的关键资源。层状金属卤化物家族有望成为绝缘多铁性、自旋液体和铁磁体，但需要新的表征方法来释放它们的潜力。在这里，我们报告隧穿作为温度和施加的磁场的函数通过层状磁性绝缘体CrI3。我们电学上探测到了磁基态和层间耦合，并观察到了场致变磁转变。双层、三层和四层CrI3势垒的变磁转变导致磁阻分别为95%、300%和550%。我们进一步测量我们的结的非弹性隧穿谱，揭示了丰富的光谱集体磁激发（磁振子）CrI3。我们的研究结果建立了垂直隧穿作为一个多功能的探针磁性原子薄绝缘体。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unveiling Mysteries of GdRu$_2$Si$_2$: 3D Magnetism in a layered like Magnet
本研究通过计算磁交换和原子自旋动力学模拟，发现GdRu2Si2中存在沿[111]方向的层间调制矢量，揭示其磁性为三维特性，并准确再现实验相变。
2025-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural Deformation and Metal-Semiconductor Transition in Coupled Carbon Chains
带隙（半导体）和无隙（金属）相之间的过渡和材料中带隙的可调谐性是新时代器件制备的一个非常有利可图但相当具有挑战性的目标。对于块体材料和二维层状系统，这是一个快速扩展的领域。我们从理论上提出了一种带隙可调的一维纯碳材料。我们发现，两个平行耦合的聚炔链显示金属行为与费米能级上的带交叉，不像单个半导体链。节点的数量（两个）在横向和纵向应变下是稳健的，这表明金属相的弹性保护性质。一条链相对于另一条链的滑动破坏了反射对称性，并且在节点处打开了明显的带隙，导致带隙相位。通过改变滑动参数，可以有效地调节带隙。这项工作启动并表明真正的一维材料的可能的拓扑相位没有参与的边缘模式。
2022-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Understanding the local structure, magnetism and optical properties in layered compounds with d9 ions: Insight into silver fluorides and K2CuF4
本文通过第一性原理DFT计算揭示了含d9离子的Cs2AgF4和K2CuF4层状氟化物的Cmca结构并非源于协同Jahn-Teller效应，而是源于晶格静电势导致的轴向压缩，其母相演化最终稳定了铁磁序。
2023-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Few-layer Tellurium: one-dimensional-like layered elementary semiconductor with striking physical properties
少层碲是一种基本的半导体材料，它继承了黑磷（BP）所提供的大多数惊人的物理性质，并且可以通过简单的基于溶液的方法来可行地合成。它是由非共价结合的平行的Te链，其中共价的功能出现。我们相信，这一特征是先前发现的类共价准键（CLQB）的另一个证明，其中波函数杂化确实发生。这种链间CLQB的强度与链内共价键的强度相当，导致几种Te同素异形体的封闭稳定性。它还在第一布里渊区中引入了从几乎直接0.31 eV（体）到间接1.17 eV（2L）变化的可调谐带隙和四（两）个复杂的、高度各向异性的和层依赖的空穴（电子）袋。它还表现出非常高的空穴迁移率（~10 $^5$ cm $^2$ /Vs）和沿非共价键合方向的强光吸收、几乎各向同性和层依赖的光学性质、超过20%的大的理想强度、比BP更好的环境稳定性以及层间剪切和呼吸模式的力常数的不寻常交叉。这些结果表明，少层碲是一种具有高迁移率、高光吸收、本征各向异性、低成本、带隙可调、环境稳定性好、近直接带隙的半导体材料。这种“一维”的少层Te，与其他几何相似的层状材料一起，可能会促进一个新的层状材料家族的出现。
2017-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital Structure and Magnetic Ordering in Layered Manganites: Universal Correlation and Its Mechanism
本文研究了双层锰氧化物的轨道结构与磁有序性之间的关系。在大量化合物的离子模型中计算Mn离子中$3d_{3z^2-r^2}$和$3d_{x^2-y^2}$轨道之间的能级分离。结果表明，轨道的相对稳定性决定了磁性转变温度和磁性结构。基于强电子关联下的两个$e_g$轨道的理论模型，研究了轨道与磁性之间的关联机制。
2000-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dimensional Crossover Tuned by Pressure in Layered Magnetic NiPS3
层状磁性过渡金属硫代磷酸盐NiPS 3具有独特的二维磁性和电子行为。电子能带结构和相应的磁性状态对层间相互作用敏感，可以通过外加压力进行调节。在这里，我们报告了一个绝缘体-金属转变伴随着磁崩溃在2D-3D的结构中的流体静压引起的交叉。通过从头算模拟和高压XRD及Raman光谱数据证实了从单斜（C2=m）到三方（P-31 m）的两阶段相变，对应于沿a轴的逐层滑移机制.温度相关电阻测量和室温红外光谱表明，在20 GPa附近发生了绝缘体-金属转变以及磁性崩塌，低温拉曼测量和理论计算进一步证实了这一点。这些结果建立了结构变化、电输运和磁相变之间的强相关性，扩展了我们对层状磁性材料的理解。
2020-09-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetism in four-layered Aurivillius Bi$_5$FeTi$_3$O$_{15}$ at high pressures : A nuclear forward scattering study
报道了四层Aurivillius化合物Bi $_5$ FeTi $_3$ O $_{15}$（BFTO）在高静水压下的结构和磁性.高压XRD数据没有明确显示结构相变与静水压力，但观察到的晶格参数的变化表明在不同的压力值的结构修改。在初始压力区域值中，晶格参数$\textit{a}$ -和$\textit{b}$ -几乎相等，这意味着准四方晶系结构，然而随着压力增加，$\textit{a}$ -和$\textit{b}$ -分开，并在约$\geq$ 8 GPa的压力值下表现出完全的正交相。高压拉曼测量的主成分分析指出，在约5.5 GPa的局部结构的明显变化，表明在施加的压力下的局部结构的演变似乎不遵循晶体学的变化（长程有序）。核前向散射（NFS）测量揭示了在5 K和高压下BFTO中磁有序的发展。在5 K时，随着压力的增加，磁序逐渐增加。此外，在恒定压力（6.4GPa）和不同温度下进行的NFS测量表明，在较高温度（20 K）下，所产生的磁性消失。它试图解释这些意见所观察到的结构参数随压力的变化。
2022-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Ferrodistorsive orbital ordering in the layered nickelate NaNiO_2: A density-functional study
采用线性Muffin-tin轨道方法，通过密度泛函计算，研究了镍酸钠NaNiO_2低温相的电子结构和磁性。发现了反铁磁溶液，每个Ni离子的磁矩为0.7 m_B，由于Ni^{3+}离子周围的Jahn-Teller畸变而产生铁畸变轨道有序，这与中子衍射推断的轨道有序一致.虽然层内交换是铁磁性的，但层间交换是弱反铁磁性的，由长的Ni-O-Na-O-Ni超交换路径介导。
2004-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic Structure and Magnetism in the Layered Triangular Lattice Compound CeAuAl$_4$Ge$_2$
结果报告为$f$ -电子金属间化合物CeAuAl $_4$ Ge $_2$，其中铈离子的原子排列创造了几何挫折的条件。尽管如此，磁化率测量表明，低温磁交换相互作用是弱的，导致在$T_{\rm{M}}$ $\approx$ 1.4 K附近的边缘受挫行为和有序。这发生在金属近藤晶格中，电阻率和热容测量表明近藤驱动的电子相关性可以忽略不计。在交流磁化率测量中检测到量子振荡，并发现小的电荷载流子有效质量。电子结构计算表明，当考虑实验观察到的反铁磁交换相互作用和$f$ -位库仑排斥（Hubbard）U时，$f$ -电子带远离费米能级，导致电子行为由$s$ -、$p$ -和$d$ -带主导，这些带的特征都是轻电子质量.因此，CeAuAl $_4$ Ge $_2$为研究没有强近藤杂化的铈晶格中的几何磁阻挫提供了起点，其中计算提供了有用的指导。
2017-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin-glass state induced by Mn-doping into a moderate gap layered semiconductor SnSe$_2$
各种类型的磁性可以出现在新兴的量子材料中，如范德华层状材料。在这里，我们报告的成功掺杂锰原子到后过渡金属二硫属化物半导体：SnSe $_2$。采用化学气相传输法（CVT）合成了$\textit{x}$ = 0.04的Sn $_{1-x}$ Mn $_x$ Se $_{2}$单晶，并用X射线衍射（XRD）和X射线能谱（EDS）对其进行了表征。磁性表明，从磁化强度的温度依赖性以及磁滞回线来看，共存的铁磁和反铁磁相互作用之间存在竞争。这意味着团簇内部存在铁磁相互作用，团簇之间存在短程反铁磁相互作用，在~ 60 K以下出现自旋玻璃态。此外，我们通过$\textit{ab initio}$计算证实，铁磁相互作用来自锰掺杂剂的3个$\textit{d}$电子。我们的结果提供了一个新的材料平台，以了解和利用磁性的范德瓦尔斯层状材料。
2021-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and Ion Diffusion in Honeycomb Layered Oxide K$_2$Ni$_2$TeO$_6$: First Time Study by Muon Spin Rotation & Neutron Scattering
在寻找新型高效电池的过程中，K基蜂窝层氧化物材料因其基本性质和潜在应用而引起了人们极大的兴趣。实现基于这种化合物的高效电池的关键问题是理解K离子扩散机制。然而，迄今为止，由于钾离子（K $^+$）固有的弱核磁矩，与其他碱金属离子（如锂和钠）相比，使用磁自旋性质来研究材料中的钾离子（K）动力学一直是具有挑战性的。自旋极化的μ子具有高旋磁比，使得μ子自旋旋转和弛豫（$μ$ +SR）技术对于探测弱自旋磁矩材料中的离子动力学是理想的。本文报道了用$μ$ +SR测量方法研究了蜂窝层状氧化物材料K $_2$ Ni $_2$ TeO $_6$的磁性和K+动力学。我们的低温$μ$ +SR结果与互补磁化率一起发现了26 K的反铁磁转变。在更高温度下进行的进一步$μ$ +SR研究表明，钾离子（K $^+$）在250 K以上变得可移动，扩散过程的激活能为Ea = 121（13）meV。这是第一次，钾基电池材料中的K+动力学已被测量使用$μ$ + SR。最后，我们的研究结果还表明一个有趣的可能性，K-离子自扩散主要发生在粉末颗粒的表面。这为使用纳米结构改善离子扩散和器件性能开辟了未来的可能性。
2020-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Topological Antiferromagnetic Semimetal for Spintronics: A Case Study of a Layered Square Net System EuZnSb$_2$
我们利用第一性原理和有效哈密顿方法研究了最近合成的层状反铁磁方网拓扑半金属EuZnSb $_2$ [1]的电子结构和磁性.该文件的主要信息是，磁有序和\Neel矢量的方向的变化所产生的能带结构的小变化的影响被放大的自旋霍尔电导率等传输特性。我们预测，对称性破缺的影响引入的有序的\Neel矢量，是非常弱的散装，在表面的电子色散是明显的，这表明表面探针可能更适合于测量它们。磁性与许多其他竞争相的共存使这种材料有趣，并可能对量子自旋电子学应用有用。
2022-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Ordering in GdAuAl$_4$Ge$_2$ and TbAuAl$_4$Ge$_2$: layered compounds with triangular lanthanide nets
我们报道了整个$Ln$ AuAl $_4$ Ge $_2$（$Ln$ = Y，Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，and Tm）系列的合成，并着重研究了GdAuAl $_4$ Ge $_2$和TbAuAl $_4$ Ge $_2$的磁性。温度和磁场相关的磁化强度，热容，和电阻率的测量表明，这两种化合物在低温下表现出几个磁有序状态，磁波动延伸到顺磁温度区域的证据。对于施加在$ab$ -平面中的磁场，存在与变磁相变相关联的几个有序状态区域，这与存在多个近简并基态一致。尽管Gd是各向同性的$S$ -态离子，Tb具有各向异性的$J$ -态，但两种化合物的相图中存在相似性，这表明诸如晶格的对称性等因素，其特征在于镧系离子的良好分离的三角形平面，或由费米表面形貌定义的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用控制磁性。我们还指出了其他中心对称的化合物，主机skyrmion晶格，如Gd $_2$ PdSi $_3$的相似之处，并提出了$Ln$ AuAl $_4$ Ge $_2$家族的化合物作为水库复杂的磁性和电子行为，如拓扑霍尔效应的兴趣。
2022-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Half-metallic ferromagnetism in layered CdOHCl induced by hole doping
下一代自旋电子器件将受益于低维性、铁磁性和半金属性，可能由电场控制。我们发现这些技术上有吸引力的功能相结合的异国情调的微观起源的磁性掺杂CdOHCl，范德华材料，从2D层可以剥离。通过第一性原理模拟，我们预测均匀空穴掺杂会在体相和单层相中产生$p$带磁性，并根据Stoner不稳定性解释我们的发现：由于费米能级通过类2D态密度中的奇异性经由空穴掺杂来调谐，铁磁性以每个空穴1 $μ_B$的大饱和磁化强度发展，导致层载流子密度为10 $^{14}$ cm $^{-2}$量级的半金属行为。此外，我们提出了静电掺杂作为一个额外的处理，以诱导磁性的CdOHCl的单层和双层。当施加垂直于原子薄膜的临界电场（在双层和单层情况下分别低至0.2 V/ $A°$和0.5 V/ $A°$）时，我们设想磁性半金属态的出现。单层与双层系统的不同行为，以及所观察到的不对称的响应，积极和消极的电场在双层，被解释在CdOHCl原子堆，材料的一个显着特点的固有极性。在透视图中，给定CdOHCl双层中实验可获得的临界场的幅度，可以设想在小型化自旋电子器件中利用$p$带磁性。
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer magnetism in Fe3-xGeTe2
Fe $_{3-x}$ GeTe $_2$是具有相对高的有序温度和大的各向异性的层状范德华磁性材料。虽然大多数研究已经得出结论，层间有序是铁磁性的，但也有报道称Fe $_{3-x}$ GeTe $_2$中存在层间反铁磁性。在这里，我们通过中子衍射实验，扫描隧道显微镜（STM）和自旋极化STM测量，密度泛函理论加U计算和STM模拟研究层间磁有序。我们的结论是铁磁耦合层的Fe $_{3-x}$ GeTe $_2$和为了捕获的磁性和电子性能的Fe $_{3-x}$ GeTe $_2$在密度泛函理论，哈伯德U校正需要考虑。
2020-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Magnetic Transition to a Singlet Ground State in a 2D Van der Waals Layered Trimerized Kagomé Magnet
将磁性转化为二维（2D）范德华（VdW）异质结构对于功能电子和磁性器件的发展至关重要。在这里，我们表明，Nb 3X 8（X = Cl，Br）是一个家庭的2D层状三聚kagomé磁铁是顺磁性在高温下，并进行一级相变冷却到单重态。X射线衍射表明，VdW堆积的重排伴随着磁性转变，其高温和低温相与端元α-Nb 3Cl 8和\b{eta} -Nb 3Br 8的STEM图像一致。该转变的温度在Nb 3Cl 8-xBrx（x = 0-8）固溶体中系统地变化，其中x = 6具有接近室温的转变。固溶体也改变了光学性质，其进一步由相变调制。因此，它们提供了一个平台，在这个平台上可以理解和利用VdW材料中维度、磁性和光电行为之间的相互作用。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Modulating Anisotropic Magnetism of Layered CuCrP$_{2}$S$_{6}$ Single Crystal via Selenium Substitution
通过硒取代调控层状CuCrP$_{2}$S$_{6}$单晶的各向异性磁性，实验和理论计算表明硒掺杂可降低Néel温度并抑制自旋翻转，实现磁各向异性的可调性，增强自旋电子应用潜力。
2024-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism Controlled Vortex Matter
我们讨论了一类新的现象的基础上的强相互作用之间的磁超结构和超导体中的涡旋在组合异质结构。不均匀的磁化可以钉扎涡旋或产生它们，从而自发地急剧改变超导体的性质。另一方面，由涡旋介导的磁矩之间的相互作用可以导致特定类型的磁有序。相同的相互作用可以产生耦合的磁超导缺陷。我们讨论了可能的实验观察磁控涡旋物质在超导薄膜与磁性纳米尺度的点或带和层状系统交替超导和磁性层。
1999-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Crystal and Magnetic Structures in Layered, Transition Metal Dihalides and Trihalides
由通过弱范德华相互作用彼此结合的二维层组成的材料通常表现出强烈的各向异性行为，并且可以被切割成非常薄的样品，有时甚至是单层晶体。对这种材料的兴趣是由低维物理学的研究和功能异质结构的设计驱动的。具有组成MX2和MX3的二元化合物（其中M是金属阳离子，X是卤素阴离子）通常形成这样的结构。磁性可以通过选择具有部分填充的d-壳层的过渡金属M来结合，从而实现铁磁响应以增强功能性。本文简要介绍了二元过渡金属二卤化物和三卤化物，总结了它们的晶体学性质和长程有序的磁性结构，重点介绍了那些具有层状晶体结构和部分填充的d-壳层的材料，这些材料需要将低维性和可劈裂性与磁性结合起来。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Connection between Bandgap Evolution and Strains of Octahedron in non-Perovskite \b{eta}-MnO2 under pressure: A First Principle Study
由于八面体的旋转和畸变引起的晶格畸变是一个高度集中的现象，它对材料的带隙、磁性和光学性质等产生深刻的影响。金红石型\b{eta} -MnO 2是一种广泛应用的八面体非永磁材料。我们采用密度泛函理论（DFT）系统地研究了它的稳定性、电子结构、磁性结构以及0-100 GPa范围内的光学性质。研究发现，由于Mn-d态和O-p态的相互作用，Pnnm相的禁带宽度随着压力的增加而增大或缩小，这是由于键长和键角之间的竞争.在SiO_2，GeO_2，SnO_2和PbO_2的Pnnm相中也发现了相同的压力引起的带隙演化。Pnnm相和Pa-3相的八面体连接方式不同导致了有趣的压力诱导带隙扩大。在Pa-3相，禁带宽度可以通过压力调节到1.34eV，满足Shockley-Queisser极限。此外，两个高压相可以淬火到环境压力。加上其机械、光学和反铁磁特性，它确保了MnO 2作为光伏材料的应用，适用于所有工作条件和多用途。本研究拓展了MnO 2的应用范围，并提出了一些新的压致禁带扩大机理。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Understanding and tuning magnetism in layered Ising-type antiferromagnet FePSe3 for potential 2D magnet
本文研究了调控层状 Ising 型反铁磁体 FePSe3 磁各向异性和交换相互作用的策略，发现重 Mn 取代 Fe 可使磁矩从面外转向面内，且不同取代机制对磁有序温度产生非单调影响，为二维磁性材料在自旋电子学中的应用提供了新见解。
2024-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin disorder in a stacking polytype of a layered magnet
低维系统中的强关联基态和奇异准粒子激发是固体物理研究的热点。本工作开发了一种新的层状材料，并探讨了物理性能。采用助熔剂法合成了3R-Na 2 MnTeO 6单晶。单晶X-射线衍射和透射电子显微镜显示的晶体结构与ABC型堆叠和R-3空间群，这建立了这种材料作为堆叠多型先前报道的2 H-Na 2 MnTeO 6。磁性和热容量的测量表明占主导地位的反铁磁相互作用，没有远程磁秩序下降到0.5 K，和场依赖的短程磁相关。在介电测量中观察到的~ 23 K的结构转变可能与Na位置的位移有关。结果表明，3R-Na 2 MnTeO 6具有低维磁性、无序结构和自旋，且具有丰富的结构多样性.
2023-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transistors with Chemically Synthesized Layered Semiconductor WS2 Exhibiting 105 Room Temperature Modulation and Ambipolar Behavior
我们报道了用化学合成的层状二维（2D）晶体半导体WS 2制作的场效应晶体管（FET）的实现。二维肖特基势垒FET在室温下具有双极特性和高（~ 105倍）的开/关电流比，电流饱和。该行为归因于2D晶体材料中的能带隙的存在。场效应晶体管对可见光有明显的光响应。该器件具有良好的电子和光学特性，加上层状2D晶体的灵活性，使WS 2对未来的电子和光学器件具有吸引力。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Very Large Tunneling Magnetoresistance in Layered Magnetic Semiconductor CrI$_3$
磁性层状范德华晶体是一种新兴的材料，可以获得新的物理现象，如最近在Cr2Ge2Te6和CrI3中观察到的二维铁磁性所示。在半导体中，特别令人感兴趣的是磁性和传输之间的相互作用，这一点尚未被探索。在这里，我们报告的第一个磁输运测量剥离CrI3晶体。我们发现，在垂直于晶面的方向上的隧穿导电表现出高达10000%的磁阻。磁电阻随磁场和温度的演化揭示了这种现象起源于向不同磁态的多次跃迁，并在现有实验观测的基础上讨论了其可能的微观本质。这种观察到的隧道势垒的电导对它的磁状态的依赖性是一种新的现象，表明在磁性范德华半导体中存在着强耦合的传输和磁性之间。
2018-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening assisted discovery of a stable layered anti-ferromagnetic semiconductor: CdFeP2Se6
二维（2D）磁性的最新进展提高了人们对层状磁性材料的兴趣，因为它们具有自旋电子学的潜力。特别是，层状半导体反铁磁体表现出有趣的低维半导体行为与电荷和自旋作为载流子控制。然而，这些化合物的合成是具有挑战性的，并且仍然罕见。在这里，我们进行了基于第一性原理的高通量搜索，以筛选潜在稳定的混合金属磷三硫属化物（MM'P2X6，其中M和M'是过渡金属，X是硫属化物），其具有宽范围的可调带隙和有趣的磁性。在潜在的候选人，我们成功地合成了一个稳定的半导体层状磁性材料，CdFeP2Se6，表现出短程反铁磁秩序在TN = 21 K的间接带隙为2.23 eV。我们的工作表明，高通量筛选辅助合成是发现层状磁性材料的有效方法。
2022-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Magnetism in Complex Oxide Heterostructures Probed by Neutrons and X-rays
磁性复合氧化物异质结构是人们非常感兴趣的，因为在不同材料的界面处的大量现象可以产生全新的物理和潜在的有价值的功能。在外延层氧化物界面处的改变的磁化强度、新颖的磁耦合和涌现的界面磁性正在进行深入的研究，这形成了我们对如何利用这些材料的理解，特别是对于自旋电子学。基于中子和X射线的技术在表征界面磁结构和澄清这一快速发展领域的基础物理方面发挥了决定性作用。在这里，我们回顾了最近的一些实验结果，重点是那些通过极化中子反射计和极化x射线吸收光谱研究。最后，我们提出一些观点。
2015-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Local spin structure in the layered van der Waals materials MnPS$_{x}$Se$_{3-x}$
本文利用全中子散射和磁对分布函数分析系统研究了MnPS$_{x}$Se$_{3-x}$系列范德华反铁磁体的局域磁结构与自旋关联，揭示通过调控非磁性S/Se含量可逐步调节磁关联长度和交换相互作用。
2024-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Wannier based analysis of the direct-indirect bandgap transition by stacking MoS$_2$ layers
Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Osaka University（大阪大学）
研究通过第一性原理计算与Wannier模型结合，揭示MoS₂层堆叠中带隙性质转变的微观机制，发现需考虑层间p_z-p_x和p_z-p_y耦合以实现准确描述。
2026-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay between local moment and itinerant magnetism in the layered metallic antiferromagnet TaFe$_{1.14}$Te$_3$
本研究合成了层状金属反铁磁体TaFe$_{1.14}$Te$_3$，通过磁化与磁输运测量揭示了其稳健的反铁磁序及磁电强耦合现象，并利用角分辨光电子能谱阐明了巡游电子与局域磁矩的相互作用驱动磁转变，确立了其作为2D自旋电子学平台的潜力。
2023-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Near room temperature antiferromagnetic ordering with a potential low dimensional magnetism in AlMn$_2$B$_2$
本文报道了AlMn $_2$ B $_2$单晶的自熔法生长和表征。它是一种斜方晶系（空间群Cmmm）的层状材料，具有板状形态。各向异性体磁化强度数据、电输运和$^{11}$ B核磁共振（NMR）数据表明，在313 $\pm$ 2 K处发生了反铁磁（AFM）转变.在磁化强度数据中，也有一个广泛的局部最大值明显高于AFM转变，这可能是低维磁相互作用在AlMn $_2$ B $_2$的签名。
2019-03-02 cond-mat.mtrl-sci
