双轴应变调控二维单层C_(2)X_(2)TM(X=O,H;TM=Fe,Cr)的多铁性研究

摘要

基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统地研究了过渡金属原子插层的单层氧化/氢化石墨烯的磁学性质和铁电性质.在考虑了电子在位库仑作用和自旋轨道耦合作用下,得到了过渡金属Fe、Cr插层形成的C_(2)X_(2)TM二维单层膜的稳定结构以及基态磁性结构,研究了不同应变作用下C_(2)X_(2)TM的磁性、能带、铁电极化以及电子结构的变化.结果发现,对于任何应变下的C_(2)X_(2)TM其基态磁性都为手性逆时针反铁磁结构.在无应变时体系存在一个较大的离子翻转势垒,通过外加双轴应变,可有效调控体系的势垒高度和能隙,发现25%应变下C_(2)O_(2) Cr和30%应变时C_(2)O_(2) Fe单层薄膜具有与GeS等二维铁电材料相近的铁电极化和翻转势垒,这些研究结果表明C_(2)O_(2) Fe(Cr)单层薄膜是一种新型二维多铁性材料.