МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕМПЕРАТУРЫ НЕЕЛЯ МАКСЕНА Cr2CFBr ОТ ДЕФОРМАЦИИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Расчетами из первых принципов изучено влияние деформации решетки максена Cr2CFBr на его константы обменного взаимодействия. Знание обменных констант позволило методом среднего спина провести моделирование зависимости температуры Нееля TN от деформаций решетки ε максена. Было обнаружено, что с ростом деформаций растяжения TN меняется немонотонно, достигая максимального значения при ε = 0.1. Сжатие максена вплоть до деформаций ε = −0.11 монотонно уменьшает температуру Нееля, а затем в области ε < −0.11 приводит к быстрому росту TN. Показано, что в системе Cr2CFBr при деформациях ε = −0.11 осуществляется фазовый переход “порядок–порядок”, в результате которого антиферромагнитное состояние “типа Нееля” переходит в антиферромагнитное состояние “типа полоски”.

Об авторах

Павел Сергеевич Муштук

Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий, ДВФУ

Email: mushtuk_ps@dvfu.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, г. Владивосток, Приморский край, 690922 Россия

Леонид Олегович Брыкин

Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий, ДВФУ

Email: brykin.lo@dvfu.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, г. Владивосток, Приморский край, 690922 Россия

Илья Геннадьевич Ильюшин

Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий, ДВФУ

Автор, ответственный за переписку.
Email: iliushin.ig@dvfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7873-7120
SPIN-код: 6900-6895
Scopus Author ID: 58266117400
ResearcherId: T-5551-2018

Доцент департамента теоретической физики и интеллектуальных технологий, Институт Наукоемких технологий и передовых материалов 

Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, г. Владивосток, Приморский край, 690922 Россия

Л. Л. Афремов

Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий, ДВФУ

Email: afremov.ll@dvfu.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, г. Владивосток, Приморский край, 690922 Россия

Список литературы

  1. Geim A.K., Novoselov K.S. The rise of graphene // Nature mater. 2007. V. 6. No. 3. P. 183–191.
  2. Jariwala D., Sangwan V.K., Lauhon L.J., Marks T.J., Hersam M.C. Carbon nanomaterials for electronics, optoelectronics, photovoltaics, and sensing // Chem. Soc. Rev. 2013. V. 42. No. 7. P. 2824–2860.
  3. Sun M., Luo Y., Yan Y., Schwingenschlogl U. Ultrahigh carrier mobility in the two-dimensional semiconductors B8Si4, B8Ge4, and B8Sn4 // Chem. of Mater. 2021. V. 33. No. 16. P. 6475–6483.
  4. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V., Jiang D.E., Zhang Y., Dubonos S.V., Firsov A.A. Electric field effect in atomically thin carbon films // Science. 2004. V. 306. No. 5696. P. 666–669.
  5. Palummo M., Bernardi M., Grossman J.C. Exciton radiative lifetimes in two-dimensional transition metal dichalcogenides // Nano Letters. 2015. V. 15. No. 5. P. 2794–2800.
  6. Sun M., Schwingenschlögl U. δ-CS: A direct-band-gap semiconductor combining auxeticity, ferroelasticity, and potential for high-efficiency solar cells // Phys. Rev. Appl. 2020. V. 14. No. 4. P. 044015.
  7. Akinwande D., Brennan C.J., Bunch J.S., Egberts P., Felts J.R., Gao H., Huang R., Kim J.-S., Li T., Li Y., Liechti K.M., Lu N., Park H.S., Reed E.J., Wang P., Yakobson B.I., Zhang T., Zhang Y.-W., Zhou Y., Zhu Y. A review on mechanics and mechanical properties of 2D materials — Graphene and beyond // Extreme Mechanics Letters. 2017. V. 13. P. 42–77.
  8. Schaibley J.R., Yu H., Clark G., Rivera P., Ross J.S., Seyler K.L., Yao W., Xu X. Valleytronics in 2D materials // Nature Rev. Mater. 2016. V. 1. No. 11. P. 1–15.
  9. Liu M., Yin X., Ulin-Avila E., Geng B., Zentgraf T., Ju L., Zhang X. A graphene-based broadband optical modulator // Nature. 2011. V. 474. No. 7349. P. 64–67.
  10. Wolf S.A., Awschalom D.D., Buhrman R.A., Daughton J.M., von Molnár V.S., Roukes M.L., Treger D.M. Spintronics: a spin-based electronics vision for the fu-ture // Science. 2001. V. 294. No. 5546. P. 1488–1495.
  11. Adachi H. Back to basics // Nature Physics. 2015. V. 11. P. 707–708.
  12. Chang C.-Z., Zhang J., Feng X., Shen J., Zhang Z., Guo M., Li K., Ou Y., Wei P., Wang L.-L., Ji Z.-Q., Feng Y., Ji S., Chen X., Jia J., Dai X., Fang Z., Zhang S.-C., He K., Wang Y., Lu L., Ma X.-C., Xue Q.-K. Experimental observation of the quantum anomalous Hall effect in a magnetic topological insulator // Science. 2013. V. 340. No. 6129. P. 167–170.
  13. Huang B., Clark G., Navarro-Moratalla E., Klein D.R., Cheng R., Seyler K.L., Zhong D., Schmidgall E., McGuire M.A., Cobden D.H., Yao W., Xiao D., Jarillo-Herrero P., Xu X. Layer-dependent ferromagnetism in a van der Waals crystal down to the monolayer limit // Nature. 2017. V. 546. No. 7657. P. 270–273.
  14. Gong C., Li L., Li Z., Ji H., Stern A., Xia Y., Cao T., Bao W., Wang C., Wang Y., Qiu Z.Q., Cava R.J., Louie S.G., Xia J., Zhang X. Discovery of intrinsic ferromagnetism in two-dimensional van der Waals crystals // Nature. 2017. V. 546. No. 7657. P. 265–269.
  15. Burch K.S., Mandrus D., Park J.G. Magnetism in two-dimensional van der Waals materials // Nature. 2018. V. 563. No. 7729. P. 47–52.
  16. O’Hara D.J., Zhu T., Trout A.H., Ahmed A.S., Luo Y.K., Lee C.H., Brenner M.R., Rajan S., Gupta J.A., McComb D.W., Kawakami R.K. Room temperature intrinsic ferromagnetism in epitaxial manganese selenide films in the monolayer limit // Nano Letters. 2018. V. 18. No. 5. P. 3125–3131.
  17. Hantanasirisakul K., Anasori B., Nemsak S., Hart J.L., Wu J., Yang Y., Chopdekar R.V., Shafer P., May A.F., Moon E.J., Zhou J., Zhang Q., Taheri M.L., May S.J., Gogotsi Y. Evidence of a magnetic transition in atomically thin Cr2TiC2Tx MXene // Nanoscale Horizons. 2020. V. 5. No. 12. P. 1557–1565.
  18. Kumar H., Frey N.C., Dong L., Anasori B., Gogotsi Y., Shenoy V.B. Tunable magnetism and transport properties in nitride MXenes // ACS Nano. 2017. V. 11. No. 8. P. 7648–7655.
  19. Wang G. Theoretical prediction of the intrinsic half-metallicity in surface-oxygen-passivated Cr2N MXene // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. No. 33. P. 18850–18857.
  20. He J., Lyu P., Nachtigall P. New two-dimensional Mn-based MXenes with room-temperature ferromagnetism and half-metallicity // Journal of Materials Chemistry C. 2016. V. 4. No. 47. P. 11143–11149.
  21. Si C., Zhou J., Sun Z. Half-metallic ferromagnetism and surface functionalization-induced metal–insulator transition in graphene-like two-dimensional Cr2C crystals // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. No. 31. P. 17510–17515.
  22. He J., Lyu P., Sun L.Z., García Á.M., Nachtigall P. High temperature spin-polarized semiconductivity with zero magnetization in two-dimensional Janus MXenes // J. Mater. Chem. C. 2016. V. 4. No. 27. P. 6500–6509.
  23. Jungwirth T., Marti X., Wadley P., Wunderlich J. Antiferromagnetic spintronics // Nature Nanotechnology. 2016. V. 11. No. 3. P. 231–241.
  24. Jungwirth T., Sinova J., Manchon A., Marti X., Wunderlich J., Felser C. The multiple directions of antiferromagnetic spintronics // Nature Phys. 2018. V. 14. No. 3. P. 200–203.
  25. Zheng F., Xiao X., Xie J., Zhou L., Li Y., Dong H. Structures, properties and applications of two-dimensional metal nitrides: from nitride MXene to other metal ni-trides // 2D Materials. 2022. V. 9. No. 2. P. 022001.
  26. Sun Q., Li J., Li Y., Yang Z., Wu R. Cr2NX2 MXene (X=O, F, OH): a 2D ferromagnetic half-metal //Appl. Phys. Letters. 2021. V. 119. No. 6.
  27. Xiao R., Guan Z., Feng D., Song C. Strain-tunable ferromagnetism and skyrmions in two-dimensional Janus Cr2XYTe6 (X, Y=Si, Ge, Sn, and X≠Y) monolayers // J. Appl. Phys. 2024. V. 135. No. 4.
  28. Kalmár J., Karlický F. Strain-induced changes of electronic and optical properties of Zr-based MXenes // J. Appl. Phys. 2024. V. 135. No. 24.
  29. Sun Q., Fu Z., Li Y., Yang Z. Manipulation of electronic and magnetic properties of Cr2CX2 (X=F, O, OH) monolayer by applying mechanical strains // J. Alloys Compounds. 2021. V. 850. P. 156769.
  30. Luo D., Xue W., Yang X., Ni Y., Yuan Z., Liu Y., Song Y. Lattice strain effects on the finite-temperature magnetism of two-dimensional single-layer CrI3 // Phys. Rev. B. 2023. V. 108. No. 9. P. 094432.
  31. Šiškins M., Kurdi S., Lee M., Slotboom B.J.M., Xing W., Mañas-Valero S., Coronado E., Jia S., Han W., van der Sar T., van der Zant H.S.J., Steeneken P.G. Na-nomechanical probing and strain tuning of the Curie temperature in suspended Cr2Ge2Te6-based hetero-structures // npj 2D Mater. Appl. 2022. V. 6. No. 1. P. 41.
  32. Kresse G., Furthmüller J. Efficient iterative schemes for ab initio total-energy calculations using a plane-wave basis set // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. No. 16. P. 11169.
  33. Dudarev S.L., Manh D.N., Sutton A.P. Effect of Mott-Hubbard correlations on the electronic structure and structural stability of uranium dioxide // Philosoph. Magazine B. 1997. V. 75. No. 5. P. 613–628.
  34. Si C., Zhou J., Sun Z. Half-metallic ferromagnetism and surface functionalization-induced metal – insulator transition in graphene-like two-dimensional Cr2C crystals // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. No. 31. P. 17510–17515.
  35. Yang Y., Ren W., Stengel M., Yan X.H., Bellaiche L. Re-visiting Properties of Ferroelectric and Multiferroic Thin Films under Tensile Strain from First Principles // Phys. Rev. Letters. 2012. V. 109. No. 5. P. 057602.
  36. Afremov L.L., Kirienko Y.V., Petrov A.A., Chepak A.K. Size effect's influence on the magnetic phase transitions in the nanosized magnets // J. Supercond. Novel Magnetism. 2023. V. 36. No. 2. P. 587–600.
  37. Афремов Л.Л., Белоконь В.И., Дьяченко О.И., Петров А.А. Метод случайного поля в магнетизме наночастиц. Владивосток: Дальневосточный федеральный университет, 2016. 110 с.
  38. Luo K., Zha X.-H., Huang Q., Lin C.-T., Yang M., Zhou S., and Du S. First-principles study of magnetism in some novel MXene materials // RSC Adv. 2020. V. 10. P. 44430–44436.
  39. Sun Q., Fu Z., and Yang Z. Tunable magnetic and electronicTunable magnetic and electronic properties of the Cr-based MXene (Cr2C) with functional groups and doping // J. Magn. Magn. Mater. 2020. V. 514. 167141.
  40. Webster L., Yan J.A. Strain-tunable magnetic anisotropy in monolayer CrCl3, CrBr3, and CrI3 // Phys. Rev. B. 2018. V. 98. No. 14. P. 144411.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).