二维过渡金属卤族化合物三氯化锆的半金属性

摘要

近年来,新的二维材料不断被发现和合成,探索新型二维材料成为研究热点.采用第一性原理计算对不同二维材料进行筛选,发现二维三氯化锆(ZrCl3)具有半金属性质.系统研究二维三氯化锆的几何结构、电子结构和磁结构等性质,通过声子谱计算,发现其结构是动力学稳定的;通过电子结构计算,发现费米能级附近只存在自旋向上的电子态密度,显示二维三氯化锆具有半金属特性.通过比较其铁磁态和反铁磁态的能量,发现铁磁基态能量更低,每个金属Zr原子具有1个玻尔磁子的磁矩.估算出磁交换常数J=7.58 meV.结合蒙特卡洛模拟,估计出该体系的居里温度约为130 K.