Revealing the Underlying Mechanisms of the Stacking Order and Interlayer Magnetism of Bilayer CrBr3

磁性 堆积 凝聚态物理 超级交换 反铁磁性 双层 范德瓦尔斯力 原子轨道 材料科学 化学 物理 电子 量子力学 分子 生物化学 有机化学
作者
Jun-Shan Si,Hongxing Li,Bin-Guang He,Zi-Peng Cheng,Wei-Bing Zhang
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:125 (13): 7314-7320 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.0c09812
摘要

Aiming to clarify the mechanisms governing the interlayer magnetic coupling, we have investigated the stacking energy and interlayer magnetism of bilayer CrBr3 systemically. The magnetic ground states of bilayer CrBr3 with different R-type and H-type stacking orders are established, which are found to be in good agreement with recent experiments [ Science 2019, 366, 983]. Further analyses indicate that the stacking energy is mainly determined by the Coulomb interaction between the interlayer nearest-neighbor Br–Br atoms, while interlayer magnetism can be understood by a competition between super-superexchange interactions involving t2g–t2g and t2g–eg orbitals and semicovalent exchange interactions of eg–eg orbitals. Our studies give an insightful understanding of the stacking order and interlayer magnetism of bilayer CrBr3, which should be useful to understand the quantum confinement effect of other van der Waals magnetic materials.
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