Atomically Unveiling an Atlas of Polytypes in Transition-Metal Trihalides

堆积 磁性 反铁磁性 凝聚态物理 化学 铁磁性 过渡金属 密度泛函理论 自旋电子学 结晶学 物理 计算化学 生物化学 催化作用 有机化学
作者
Xiaocang Han,Jing‐Yang You,Shengqiang Wu,Runlai Li,Yuan Ping Feng,Kian Ping Loh,Xiaoxu Zhao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (6): 3624-3635 被引量:19
标识
DOI:10.1021/jacs.2c12801
摘要

Transition-metal trihalides MX3 (M = Cr, Ru; X = Cl, Br, and I) belong to a family of novel two-dimensional (2D) magnets that can exhibit topological magnons and electromagnetic properties, thus affording great promises in next-generation spintronic devices. Rich magnetic ground states observed in the MX3 family are believed to be strongly correlated to the signature Kagome lattice and interlayer van der Waals coupling raised from distinct stacking orders. However, the intrinsic air instability of MX3 makes their direct atomic-scale analysis challenging. Therefore, information on the stacking-registry-dependent magnetism for MX3 remains elusive, which greatly hinders the engineering of desired phases. Here, we report a nondestructive transfer method and successfully realize an intact transfer of bilayer MX3, as evidenced by scanning transmission electron microscopy (STEM). After surveying hundreds of MX3 thin flakes, we provide a full spectrum of stacking orders in MX3 with atomic precision and calculated their associated magnetic ground states, unveiled by combined STEM and density functional theory (DFT). In addition to well-documented phases, we discover a new monoclinic C2/c phase in the antiferromagnetic (AFM) structure widely existing in MX3. Rich stacking polytypes, including C2/c, C2/m, R3̅, P3112, etc., provide rich and distinct magnetic ground states in MX3. Besides, a high density of strain soliton boundaries is consistently found in all MX3, combined with likely inverted structures, allowing AFM to ferromagnetic (FM) transitions in most MX3. Therefore, our study sheds light on the structural basis of diverse magnetic orders in MX3, paving the way for modulating magnetic couplings via stacking engineering.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Hh发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
2秒前
vipggl发布了新的文献求助10
2秒前
景__完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
小肆发布了新的文献求助10
3秒前
SciGPT应助你不知道采纳,获得10
3秒前
风趣访卉发布了新的文献求助10
4秒前
jing发布了新的文献求助20
4秒前
张豪杰发布了新的文献求助10
4秒前
曲聋五完成签到 ,获得积分10
4秒前
Jackcaosky完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
懒回顾发布了新的文献求助10
6秒前
眼睛大平凡完成签到,获得积分10
6秒前
书爱完成签到,获得积分10
6秒前
所所应助哈哈哈采纳,获得10
7秒前
打工关发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
Lucas应助Lyanph采纳,获得10
10秒前
zzz完成签到 ,获得积分10
10秒前
小黑发布了新的文献求助150
11秒前
感动的红酒完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
Grace完成签到 ,获得积分10
12秒前
...发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
fztnh完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
大个应助bbbbb采纳,获得10
15秒前
abe发布了新的文献求助10
17秒前
slowhand完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
爱笑完成签到,获得积分10
18秒前
认真学习发布了新的文献求助10
18秒前
liushiyi完成签到,获得积分10
19秒前
禾木发布了新的文献求助10
19秒前
潇潇微雨发布了新的文献求助10
19秒前
hazel完成签到,获得积分10
19秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 4000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
Theory of Block Polymer Self-Assembly 750
Luis Lacasa - Sobre esto y aquello 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3514621
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3097003
关于积分的说明 9233532
捐赠科研通 2791987
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1532191
邀请新用户注册赠送积分活动 711832
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 707031