Tailoring high-frequency magnonics in monolayer chromium trihalides

磁学 单层 凝聚态物理 范德瓦尔斯力 自旋波 太赫兹辐射 自旋(空气动力学) 材料科学 铁磁性 光电子学 物理 纳米技术 自旋极化 量子力学 电子 自旋霍尔效应 热力学 分子
作者
Raí M. Menezes,Denis Šabani,Cihan Bacaksız,Clécio C. de Souza Silva,M. V. Miloševıć
出处
期刊:2D materials [IOP Publishing]
卷期号:9 (2): 025021-025021 被引量:3
标识
DOI:10.1088/2053-1583/ac5bf3
摘要

Abstract Monolayer chromium-trihalides, the archetypal two-dimensional (2D) magnetic materials, are readily suggested as a promising platform for high-frequency magnonics. Here we detail the spin-wave properties of monolayer CrBr 3 and CrI 3 , using spin-dynamics simulations parametrized from the first principles. We reveal that spin-wave dispersion can be tuned in a broad range of frequencies by strain, paving the way towards flexo-magnonic applications. We further show that ever-present halide vacancies in these monolayers host sufficiently strong Dzyaloshinskii-Moriya interaction to scatter spin-waves, which promotes design of spin-wave guides by defect engineering. Finally we discuss the spectra of spin-waves propagating across a moiré-periodic modulation of magnetic parameters in a van der Waals heterobilayer, and show that the nanoscale moiré periodicities in such samples are ideal for realization of a magnonic crystal in the terahertz frequency range. Recalling the additional tunability of magnetic 2D materials by electronic gating, our results situate these systems among the front-runners for prospective high-frequency magnonic applications.
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