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

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CrI3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CrI3单层的本征铁磁半导体属性, 而Ti和Mn原子的吸附则使CrI3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4μB; 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CrI3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.