Электронные и магнитные свойства двухкомпонентных твердых растворов Cr(ClxF1-x)3

Журнал радиоэлектроники. 2025. № 11. Статья 30.

Лебедев И. С., Кудрявцев А. В., Карцев А. И., Мирзоева Е. Т.

В настоящей работе проведено исследование влияния легирования на электронные и магнитные свойства монослойного соединения Cr(ClxF1-x)3  на основании расчета из первых принципов. В ходе работы рассчитаны плотности электронных состояний, значения ширины запрещенной зоны, постоянные кристаллической решетки и разности полных энергий для ферромагнитной и антиферромагнитной конфигураций при различных взаимных концентрациях атомов хлора и фтора. Расчеты выполнены в рамках метода теории функционала плотности с поправкой Хаббарда, учитывающей сильную локализацию d-электронов хрома, а варьирование состава реализовано методом виртуального кристалла. Получено, что исследуемые материалы сохраняют полупроводниковый характер для всего диапазона дольного коэффициента x, при этом ширина запрещенной зоны изменяется от 2.30 до  2.94 эВ, а постоянная решетки – от 5.74 до 6.04 Å. Установлено, что для всех исследованных соотношений элементов в составе твердого раствора энергетически наиболее выгодным является ферромагнитное состояние. Разность энергий между антиферромагнитной и ферромагнитной конфигурациями изменяется немонотонно, что связано с различной степенью вклада обменных взаимодействий при изменении состава. Полученные результаты указывают на возможность управления электронными и магнитными свойствами путем изменения состава твердого раствора, что делает данный класс материалов перспективным для применения в спинтронике и магнитооптических устройствах.

Ключевые слова: двумерный магнетизм, твердые растворы, теория функционала плотности, плотность электронных состояний, ферромагнетизм, антиферромагнетизм.

Ключевые слова: 2D, 2D системы, ferromagnets, Ab initio band structure, первопринципные расчёты