Ni(NCS)2 monolayer: a robust bipolar magnetic semiconductor

单层 铁磁性 材料科学 自旋电子学 居里温度 凝聚态物理 磁性半导体 反铁磁性 带隙 从头算 半导体 光电子学 纳米技术 化学 物理 有机化学
作者
Yaxuan Wu,Wei Sun,Siyuan Liu,Bing Wang,Chang Liu,Huabing Yin,Zhenxiang Cheng
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:13 (39): 16564-16570 被引量:53
标识
DOI:10.1039/d1nr04816c
摘要

Searching for experimentally feasible intrinsic two-dimensional ferromagnetic semiconductors is of great significance for applications of nanoscale spintronic devices. Here, based on the first-principles calculations, an Ni(NCS)2 monolayer was systematically investigated. The results showed that the Ni(NCS)2 monolayer was a robust bipolar ferromagnetic semiconductor with a moderate bandgap of ∼1.5 eV. Based on the Monte Carlo simulation, its Curie temperature was about 37 K. Interestingly, the Ni(NCS)2 monolayer remains ferromagnetic ordering when strain and electron doping were applied. However, ferromagnetic-to-antiferromagnetic phase transition occurred when high concentrations of holes were doped. Besides, the Ni(NCS)2 monolayer is confirmed to be potentially exfoliated from its bulk forms due to its small exfoliated energy. Finally, the Ni(NCS)2 monolayer's thermodynamic, dynamic, and mechanical stabilities were confirmed by the phonon spectrum calculation, ab initio molecular dynamics simulation and elastic constants calculation, respectively. The results showed that the Ni(NCS)2 monolayer, as a novel 2D ferromagnetic candidate material of new magnetic molecular framework materials, may have a promising potential for magnetic nanoelectronic devices.
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