Strain-Controlled Magnetocrystalline Anisotropy in Atomically Thin Ir-Stacked 1T-CrTe2

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作者
Zhiwei Lei,Miaojia Yuan,Yonghao Wang,Cui Jin,Qilong Sun,Rui Tan,Ying Dai
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:127 (34): 17179-17185 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.3c03549
摘要

Two-dimensional (2D) ferromagnetic materials with tunable magnetocrystalline anisotropy (MCA) hold great promise for the realization of magnetic tunnel junctions combining enhanced information stability and high energy efficiency. Here, using first-principles calculations, we propose the utilization of an atomically thin Ir capping layer to optimize the electronic structure and magnetic properties of a 1T-CrTe2 monolayer. The influences of the magnetized Ir capping monolayer and various strain effects on the MCA of layered 1T-CrTe2 are investigated. We demonstrate that the stacking configurations and the type of strain play a key role in determining their MCA energy. Notably, the MCA of an Ir-capped structure increases significantly from −1.773 to −4.746 meV/u.c. when the applied uniaxial tensile strain on the a-axis changes from 0 to 2%. The underlying atomic mechanism primarily originates from the strain-induced change of 5d orbital states derived from Ir atoms, which in turn leads to a corresponding competitive variation of the spin–orbit coupling energy between the spin-parallel and spin-flip channels. These results not only reveal a vital scheme for interfacial engineering to control 2D ferromagnets but also provide alternative candidates for the design of ultralow-energy memory devices.

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