論文の概要: Complex magnetic exchange, anisotropy and skyrmionic textures in two-dimensional FeXZ$_{2}$ (\textit{X} = Nb, Ta and \textit{Z} = S, Se, Te) ferromagnets

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.00643v1
• Date: Tue, 01 Apr 2025 10:53:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-03 13:18:14.799627
• Title: Complex magnetic exchange, anisotropy and skyrmionic textures in two-dimensional FeXZ$_{2}$ (\textit{X} = Nb, Ta and \textit{Z} = S, Se, Te) ferromagnets
• Title（参考訳）: 2次元FeXZ$_{2}$(\textit{X} = Nb, Ta and \textit{Z} = S, Se, Te)強磁性体における複素磁気交換、異方性およびスカイミオンテクスチャー
• Authors: Soheil Ershadrad, Nikola Machacova, Arnob Mukherjee, Vladislav Borisov, Olle Eriksson, Biplab Sanyal,
• Abstract要約: ファンデルワールス金属系として知られるFeNbTe$_2$は、最近再合成され、強磁性秩序を示すことが示されている。 本研究では, 第一原理密度汎関数理論 (DFT) を用いて, FeNbTe$_2$とその関連化合物の磁気的性質について深い知見を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: FeNbTe$_{2}$, long known as a van der Waals metallic system, has recently been resynthesized and shown to exhibit ferromagnetic order. In this study, using first-principles density functional theory (DFT), we aim to provide a deeper insight into the magnetic properties of FeNbTe$_{2}$ and its related compounds (FeXZ$_{2}$, \textit{X} = Nb, Ta; \textit{Z} = S, Se, Te), in their two-dimensional form, including their non-centrosymmetric Janus counterparts. Our results indicate that these materials are energetically, dynamically, thermally, and mechanically stable, supporting the possibility of FeNbTe$_{2}$ exfoliation and potential for experimental realization of new compounds. An evolutionary structure search suggests that FeNbTe$_{2}$ retains its monoclinic symmetry in the monolayer form. Our analysis of hopping parameters obtained from Wannierization of DFT bands shows that the nearest-neighbor magnetic interactions are primarily direct, while second-nearest and more distant interactions are mediated by the chalcogen atoms. Interestingly, although the second-nearest-neighbor interactions are smaller in magnitude, they appear to play a key role in determining the magnetic ordering in these systems. We also find evidence of canted magnetic anisotropy in FeXZ$_{2}$ compounds, with relatively strong magnetocrystalline anisotropy energy and easy-axis deviations of up to 41$^\circ$ from the out-of-plane direction-an uncommon and potentially useful feature for spintronic applications. Curie temperatures estimated from Monte Carlo simulations are below room temperature but above cryogenic levels for most compounds. Micromagnetic simulations revealed that Janus-structured FeNbSeTe can host N\'eel-type skyrmions even in the absence of an external magnetic field, making this compound a suitable candidate for further experimental studies.
• Abstract（参考訳）: ファンデルワールス金属系として知られるFeNbTe$_{2}$は、最近再合成され、強磁性秩序を示すことが示されている。 本研究では、第一原理密度汎関数理論(DFT)を用いて、FeNbTe$_{2}$とその関連化合物(FeXZ$_{2}$, \textit{X} = Nb, Ta; \textit{Z} = S, Se, Te)の非対称ヤヌス対を含む2次元形状における磁気的性質について深い知見を提供する。 以上の結果から, これらの材料はエネルギー的, 動的, 熱的, 機械的安定性に優れ, FeNbTe$_{2}$の剥離の可能性と新規化合物の実験的実現の可能性が示唆された。 進化的構造探索により、FeNbTe$_{2}$は単層構造におけるモノクリニック対称性を保っていることが示唆される。 DFTバンドのワニエ化から得られたホッピングパラメータの解析により、近傍の磁気相互作用は主に直接的であり、第二熱水とより遠方からの相互作用はカルコゲン原子によって媒介されることが示された。 興味深いことに、第2のアレスト-隣の相互作用はマグニチュードが小さいが、これらの系における磁気秩序を決定する重要な役割を担っているように見える。 また、FeXZ$_{2}$化合物の缶状磁気異方性は比較的強い磁気結晶異方性エネルギーと41$^\circ$の容易軸偏差を持つ。 モンテカルロシミュレーションから推定されるキュリー温度は室温以下であるが、ほとんどの化合物の低温レベル以上である。 マイクロ磁気シミュレーションにより、Janus-structured FeNbSeTeは外部磁場がなくてもN'eel型スカイミオンをホストできることが明らかとなり、この化合物はさらなる実験的研究に適した候補となった。

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