Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các bán dẫn từ tính lưỡng cực hai chiều với nhiệt độ Curie cao và phân cực spin có thể điều khiển bằng điện được thực hiện trong các lớp đơn Cr(pyrazine)2 đã được tách
Tóm tắt
Khám phá các bán dẫn từ tính hai chiều (2D) với sự định hướng từ tính ở nhiệt độ phòng và tính phân cực spin có thể điều khiển bằng điện là một nhiệm vụ rất mong muốn nhưng cũng đầy thách thức đối với nano-spintronics. Ở đây, thông qua các phép tính nguyên lý đầu tiên, chúng tôi đề xuất hiện thực hóa một vật liệu như vậy bằng cách tách lớp tinh thể hữu cơ kim loại mới tổng hợp Li0.7[Cr(pyz)2]Cl0.7·0.25(THF) (pyz=pyrazine, THF=tetrahydrofuran). Khả năng tách lớp được xác nhận bởi năng lượng tách lớp khá thấp là 0.27 J m−2, thậm chí thấp hơn cả than chì. Trong các lớp đơn Cr(pyz)2 đã được tách, mỗi vòng pyrazine thu hút một electron từ nguyên tử Cr để trở thành một anion gốc, và sau đó một tương tác từ tính d-p trực tiếp mạnh mẽ xuất hiện giữa các cation Cr và các gốc pyrazine, dẫn đến từ tính ferri ở nhiệt độ phòng với nhiệt độ Curie là 342 K. Hơn nữa, lớp đơn Cr(pyz)2 được xác định là một bán dẫn từ tính lưỡng cực nội tại, nơi việc doping điện có thể gây ra sự dẫn điện bán kim loại với hướng phân cực spin có thể điều khiển.
Từ khóa
#bán dẫn từ tính #nhiệt độ Curie cao #phân cực spin #nano-spintronics #tách lớp #pyrazineTài liệu tham khảo
Gong C, Li L, Li Z, Ji H, Stern A, Xia Y, Cao T, Bao W, Wang C, Wang Y, Qiu ZQ, Cava RJ, Louie SG, Xia J, Zhang X. Nature, 2017, 546: 265–269
Zhang Z, Shang J, Jiang C, Rasmita A, Gao W, Yu T. Nano Lett, 2019, 19: 3138–3142
Huang B, Clark G, Navarro-Moratalla E, Klein DR, Cheng R, Seyler KL, Zhong D, Schmidgall E, McGuire MA, Cobden DH, Yao W, Xiao D, Jarillo-Herrero P, Xu X. Nature, 2017, 546: 270–273
Miao N, Xu B, Zhu L, Zhou J, Sun Z. J Am Chem Soc, 2018, 140: 2417–2420
Guo Y, Zhang Y, Yuan S, Wang B, Wang J. Nanoscale, 2018, 10: 18036–18042
Wang B, Zhang X, Zhang Y, Yuan S, Guo Y, Dong S, Wang J. Mater Horiz, 2020, 7: 1623–1630
Huang C, Feng J, Wu F, Ahmed D, Huang B, Xiang H, Deng K, Kan E. J Am Chem Soc, 2018, 140: 11519–11525
Li X, Li X, Yang J. J Phys Chem Lett, 2020, 11: 4193–4197
Jiang Z, Wang P, Xing J, Jiang X, Zhao J. ACS Appl Mater Interfaces, 2018, 10: 39032–39039
Zheng S, Huang C, Yu T, Xu M, Zhang S, Xu H, Liu Y, Kan E, Wang Y, Yang G. J Phys Chem Lett, 2019, 10: 2733–2738
Chen S, Wu F, Li Q, Sun H, Ding J, Huang C, Kan E. Nanoscale, 2020, 12: 15670–15676
Li X, Yang J. J Am Chem Soc, 2019, 141: 109–112
Li X, Yang J. J Phys Chem Lett, 2019, 10: 2439–2444
Furukawa H, Cordova KE, O’Keeffe M, Yaghi OM. Science, 2013, 341: 1230444
Perlepe P, Oyarzabal I, Mailman A, Yquel M, Platunov M, Dovgaliuk I, Rouzières M, Négrier P, Mondieig D, Suturina EA, Dourges MA, Bonhommeau S, Musgrave RA, Pedersen KS, Chernyshov D, Wilhelm F, Rogalev A, Mathonière C, Clérac R. Science, 2020, 370: 587–592
Song X, Liu J, Zhang T, Chen L. Sci China Chem, 2020, 63: 1391–1401
Wang H, Li X, Sun J, Liu Z, Yang J. 2D Mater, 2017, 4: 045020
Liu B, Zhao G, Liu Z, Wang ZF. Nano Lett, 2019, 19: 6492–6497
Shi D, Zheng R, Sun MJ, Cao X, Sun CX, Cui CJ, Liu CS, Zhao J, Du M. Angew Chem Int Ed, 2017, 56: 14637–14641
Lu H, Xiao C, Song R, Li T, Maughan AE, Levin A, Brunecky R, Berry JJ, Mitzi DB, Blum V, Beard MC. J Am Chem Soc, 2020, 142: 13030–13040
Li X, Yang J. Natl Sci Rev, 2016, 3: 365–381
Li X, Yang J. Phys Chem Chem Phys, 2013, 15: 15793–15801
Li X, Wu X, Li Z, Yang J, Hou JG. Nanoscale, 2012, 4: 5680–5685
Ding Y, Wang Y. Nanoscale, 2020, 12: 1002–1012
Zhang D, Long M, Xie F, Ouyang J, Xu H, Gao Y. Sci Rep, 2016, 6: 23677
Li X, Wu X, Li Z, Yang J. Phys Rev B, 2015, 92: 125202
Li X, Wu X, Yang J. J Am Chem Soc, 2014, 136: 11065–11069
Pang Z, Wang Y, Ji W, Li P. Chem Phys, 2021, 542: 111058
Liu MY, Huang Y, Chen QY, Cao C, He Y. Sci Rep, 2016, 6: 29114
Perdew JP, Burke K, Ernzerhof M. Phys Rev Lett, 1996, 77: 3865–3868
Blöchl PE. Phys Rev B, 1994, 50: 17953–17979
Liechtenstein AI, Anisimov VI, Zaanen J. Phys Rev B, 1995, 52: R5467–R5470
Johnson ER, Becke AD. J Chem Phys, 2006, 124: 174104
Kresse G, Joubert D. Phys Rev B, 1999, 59: 1758–1775
Parlinski K, Li ZQ, Kawazoe Y. Phys Rev Lett, 1997, 78: 4063–4066
Hoover WG. Phys Rev A, 1985, 31: 1695–1697
Ziegler T, Rauk A. Inorg Chem, 1979, 18: 1558–1565
te Velde G, Bickelhaupt FM, Baerends EJ, Fonseca Guerra C, van Gisbergen SJA, Snijders JG, Ziegler T. J Comput Chem, 2001, 22: 931–967
Henkelman G, Uberuaga BP, Jónsson H. J Chem Phys, 2000, 113: 9901–9904
Heyd J, Scuseria GE, Ernzerhof M. J Chem Phys, 2003, 118: 8207–8215
Marsman M, Paier J, Stroppa A, Kresse G. J Phys-Condens Matter, 2008, 20: 064201
Wen XD, Martin RL, Roy LE, Scuseria GE, Rudin SP, Batista ER, McCleskey TM, Scott BL, Bauer E, Joyce JJ, Durakiewicz T. J Chem Phys, 2012, 137: 154707
Du A, Sanvito S, Smith SC. Phys Rev Lett, 2012, 108: 197207
Göltl F, Hafner J. J Chem Phys, 2012, 136: 064501
Ziambaras E, Kleis J, Schröder E, Hyldgaard P. Phys Rev B, 2007, 76: 155425
Xiang HJ, Wei SH, Whangbo MH. Phys Rev Lett, 2008, 100: 167207
Liu C, Zhao G, Hu T, Bellaiche L, Ren W. Phys Rev B, 2021, 103: L081403
Zhang B, Zhang Q, Bai Y. J Phys-Condens Matter, 2018, 30: 175301
Wang S, Wang J, Khazaei M. Phys Chem Chem Phys, 2020, 22: 11731–11739
Lado JL, Fernández-Rossier J. 2D Mater, 2017, 4: 035002