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应变诱导单层NbSi2N4材料磁转变的第一性原理研究
文献摘要：
二维材料磁性的有效调控属于国内外的前沿研究领域.本文运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了双轴拉伸应变对单层NbSi2N4磁性的影响.声子谱和分子动力学的计算结果表明,单层NbSi2N4结构具有良好的动力学与热力学稳定性.研究发现单层NbSi2N4为无磁金属,1.5％的双轴拉伸应变可使其转变为铁磁金属.对单层NbSi2N4材料电子结构的分析表明,拉伸应变诱导的铁磁性具有巡游电子起源:当不考虑自旋极化时,单层NbSi2N4在费米能级处存在一条半满的能带,其主要由Nb原子的dz2轨道贡献,拉伸应变可使其更局域化,进而引起斯通纳不稳定性,导致铁磁性的产生.此外,对磁各向异性能的计算表明,应变可使单层NbSi2N4的易磁化轴方向发生垂直-面内-垂直方向的翻转.基于海森伯模型的蒙特卡罗模拟结果表明,拉伸应变可显著提高单层NbSi2N4的居里温度.单层NbSi2N4的居里温度在2％应变时为18 K,在6％应变时提高到87.5 K,比2％应变时提高了386％.本研究为应变调控二维层状材料的磁性提供了理论参考,在力学传感器设计和低温磁制冷领域有着潜在的应用前景.
文献关键词：
二维材料;第一性原理;磁性;应变
中图分类号：
作者姓名：
姜楠;李奥林;蘧水仙;勾思;欧阳方平
作者机构：
中南大学物理与电子学院, 长沙 410012;新疆大学物理科学与技术学院, 乌鲁木齐 830046;中南大学粉末冶金研究院, 粉末冶金国家重点实验室, 长沙 410083
文献出处：
引用格式：
[1]姜楠;李奥林;蘧水仙;勾思;欧阳方平-.应变诱导单层NbSi2N4材料磁转变的第一性原理研究)[J].物理学报,2022(20):216-224
A类：
NbSi2N4
B类：
第一性原理研究,二维材料,有效调控,前沿研究,基于密度,密度泛函理论,第一性原理方法,双轴,拉伸应变,声子谱,分子动力学,热力学稳定性,无磁,铁磁金属,电子结构,铁磁性,巡游,自旋极化,费米能级,dz2,局域化,磁各向异性,磁化,垂直方向,海森伯,蒙特卡罗模拟,居里温度,变调,二维层状材料,传感器设计,磁制冷
AB值：
0.302224
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