原子吸附的二维CrI_(3)铁磁半导体电学和磁学性质的第一性原理研究

摘要

采用第一性原理的方法系统研究了碱(土)金属原子、过渡金属原子和非金属原子吸附的二维CrI_(3)单层的电学和磁学性质.结果表明,金属原子倾向于吸附在6个I原子形成的环中心并且与Cr原子处于同一高度,非金属原子吸附在I原子形成的环内,但位置则依赖于原子种类.除Ti和Mn原子之外的其他原子的吸附并未改变CrI_(3)单层的本征铁磁半导体属性,而Ti和Mn原子的吸附则使CrI_(3)单层转变为反铁磁构型.金属原子的吸附导致Cr原子局域磁矩增加,但不超过4μ_(B);而非金属原子的吸附则使Cr原子的局域磁矩呈现多样化.结合分波态密度我们对Cr局域磁矩的变化机制进行了细致分析,发现Cr磁矩的增加与电荷转移直接相关.我们的研究结果为铁磁半导体CrI_(3)的性能调控提供了新的思路,在未来自旋电子学中有着潜在的应用前景.