Skyrmion formation in Ni-based Janus dihalide monolayers: Interplay between magnetic frustration and Dzyaloshinskii-Moriya interaction

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作者
Taylan Görkan,Jyotirish Das,Jesse Kapeghian,Muhammad Akram,Johannes V. Barth,Sefaattin Tongay,Ethem Aktürk,Onur Erten,Antía S. Botana
出处
期刊:Physical Review Materials [American Physical Society]
卷期号:7 (5) 被引量:9
标识
DOI:10.1103/physrevmaterials.7.054006
摘要

We present a comprehensive theory of the magnetic phases in monolayer nickel-based Janus dihalides (NiIBr, NiICl, NiBrCl) through a combination of first-principles calculations and atomistic simulations. Phonon band structure calculations and finite-temperature molecular dynamics simulations show that Ni-dihalide Janus monolayers are stable. The parameters of the interacting spin Hamiltonian extracted from ab initio calculations show that nickel-dihalide Janus monolayers exhibit varying degrees of magnetic frustration together with a large Dzyaloshinskii-Moriya interaction due to their inherent inversion symmetry breaking. The atomistic simulations reveal a delicate interplay between these two competing magnetic interactions in giving rise to skyrmion formation.
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