Two-dimensional magnetoelectric multiferroics in a MnSTe/In2Se3 heterobilayer with ferroelectrically controllable skyrmions

多铁性 铁电性 物理 计算机科学 量子力学 电介质
作者
Kaiying Dou,Wenhui Du,Ying Dai,Baibiao Huang,Yandong Ma
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:105 (20) 被引量:28
标识
DOI:10.1103/physrevb.105.205427
摘要

The magnetoelectric effect and skyrmions are two fundamental phenomena in the field of condensed-matter physics. Here, using first-principles calculations and Monte-Carlo simulations, we propose that strong magnetoelectric coupling can be demonstrated in a multiferroic heterobilayer consisting of two-dimensional (2D) MnSTe and {\alpha}-In2Se3. As the electric polarization in ferroelectric {\alpha}-In2Se3 is switched, the creation and annihilation of topological magnetic phase can be achieved in this multiferroic heterobilayer, giving rise to the intriguing ferroelectrically controllable skyrmions. This feature is further revealed to be closely related to the physical quantity of D2/|KJ|, which is generally applicable for describing the required conditions of such physics. Moreover, the evaluations of their topological magnetic phases with temperature are systematically discussed. These insights not only greatly enrich the research on 2D magnetoelectric multiferroics, but also pave a promising avenue to realize new skyrmionic device concepts.
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