(纯计算)中国矿业大学王建利团队Phys. Rev. B: 二维多铁性Ga2O3/Cr2O3全补偿亚铁磁体

背景：二维材料因其丰富的元素组成和可调电子/磁学性质，在低功耗自旋电子器件中具有潜力。全补偿铁磁体兼具零净磁矩与非相对论自旋劈裂特性，但其在近室温下的实现与精确调控是一大挑战。研究目的：本研究通过第一性原理计算和蒙特卡罗模拟，探索二维Cr2O3单层MXene的磁学性质，并研究如何通过外部电场或铁电异质结实现全补偿亚铁磁态，以实现非易失性调控。结论：研究发现Cr2O3单层是一种A型反铁磁半导体，奈尔温度约260 K，接近室温。通过施加垂直电场或构筑Ga2O3/Cr2O3铁电范德华异质结，可有效打破子晶格对称性，诱导自旋劈裂能带同时保持总磁矩为零，从而实现全补偿铁磁态。电场调控下最大克尔转角显著增强，铁电势垒中的极化翻转可非易失地切换磁光响应。界面电荷转移和轨道杂化的不对称性是磁光增强的根源。