Magnetische Eigenschaften von Janus-WSSe-Monolagen durch Adsorption von Übergangsmetallen gezielt steuern

Zusammenfassung

Zweidimensionale Janus-Materialien besitzen aufgrund ihrer besonderen Struktur und neuartigen Eigenschaften großes Potenzial für Anwendungen in spintronischen Bauelementen. In ihrer reinen Form sind sie jedoch meist nichtmagnetisch. In dieser Arbeit werden Janus-WSSe-Gitter konstruiert, auf denen verschiedene Übergangsmetalle (TM: Co, Fe, Mn, Cr, V) adsorbiert sind. Mithilfe von First-Principles-Berechnungen werden deren Struktur und magnetische Eigenschaften umfassend untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Position oberhalb des W-Atoms für alle TM-Atome der stabilste Adsorptionsplatz ist und alle Systeme Magnetismus aufweisen. Die magnetischen Eigenschaften hängen dabei stark von den adsorbierten Elementen und den Chalkogen-Oberflächen ab. Ein maximaler totaler magnetischer Moment von 6 µ_B wird im Cr-adsorbierten System erreicht. Die induzierte Magnetismus bei Adsorption auf der S-Oberfläche ist stets stärker als auf der Se-Oberfläche, was auf das größere elektrostatische Potential des Schwefels zurückzuführen ist. Besonders interessant: Im Fe-adsorbierten System wechselt die leichte Magnetisierungsachse von in-plane (Se-Seite) zu out-of-plane (S-Seite), wenn die Adsorptionsfläche geändert wird. Der Mechanismus wird detailliert anhand der Fe-3d-orbitalzerlegten Zustandsdichte analysiert. Diese Arbeit liefert wertvolle Leitlinien für die Modifikation von Magnetismus in niedrigdimensionalen Systemen.

Einleitung

Spintronik ist eine aufstrebende Technologie, die den Spin-Freiheitsgrad der Elektronen nutzt und vielversprechende Perspektiven für nächste Generationen von Bauelementen mit hoher Geschwindigkeit und geringem Energieverbrauch bietet [1-4]. Seit der Entdeckung von mechanisch exfoliertem Graphen 2004 erlebte die Forschung an spin-elektronischen Bauelementen auf Basis zweidimensionaler (2D) Materialien einen enormen Aufschwung, insbesondere bei Graphen aufgrund seiner langen Spin-Diffusionslänge und Kohärenzzeit [5-7]. Graphen besitzt jedoch eine Null-Bandlücke, was seine Entwicklung in optoelektronischen Bauelementen einschränkt [5]. In jüngerer Zeit gelten Übergangsmetall-Dichalkogenide (TMDCs) als vielversprechende Kandidaten für optoelektronische Anwendungen aufgrund ihrer Materialvielfalt und einstellbaren Bandlücke [8-11]. Sie weisen generell eine Sandwich-Struktur der Form X–M–X (MX₂, wobei M für Übergangsmetall und X für Chalkogen steht) auf, wie WS₂ und WSe₂, deren obere und untere Lagen aus demselben Element bestehen. Eine neue Art von TMDCs, die sogenannte Janus-Struktur X–M–Y (wobei X und Y verschiedene Chalkogenelemente darstellen) [12-14], zeigt aufgrund ihrer besonderen Struktur viele neue Eigenschaften, wie starke Rashba-Spin-Orbit-Kopplung (SOC) [15, 16], große Valley-Aufspaltung [17, 18], starken piezoelektrischen Effekt [19] u. a. So berichtete Yao et al., dass der Rashba-Koeffizient von Einzellagen WSeTe bis zu 0,92 eVÅ beträgt [15], was sogar höher ist als in traditionellen Halbleiter-Heteroübergängen wie InGaAs/InAlAs [20] und LaAlO₃/SrTiO₃ [21]. Zhou et al. sagten eine große Valley-Aufspaltung von ca. 410 meV in Janus-WSSe-Monolagen durch Kopplung an ein MnO-Substrat voraus [17].

Trotz dieser hervorragenden Eigenschaften sind Janus-TMDCs intrinsisch nichtmagnetisch, was ihre weitere Anwendung in spin-elektronischen Bauelementen behindert. Das Design und die Manipulation niedrigdimensionaler magnetischer Materialien stellt bislang eine große Herausforderung dar. Frühere Arbeiten führten Magnetismus in konventionellen TMDCs durch verschiedene Ansätze ein, darunter Adsorption oder Dotierung mit Übergangsmetallatomen [22-25], Einführung von Defekten, Chiralität und Randstrukturen [26-29] usw. Obwohl vorhergesagt wurde, dass die Substitution von 3d-Übergangsmetallatomen Magnetismus induzieren und die Bandstrukturen in Janus-MoSSe-Monolagen modifizieren kann [30], ist eine solche Methode experimentell schwer umsetzbar. Im Vergleich dazu ist die Adsorption von Atomen auf der Oberfläche ein effektiver und praktischer Weg, um die physikalischen Eigenschaften von 2D-Materialien gezielt anzupassen. Wie adsorbierte Atome jedoch die elektronische Struktur und physikalischen Eigenschaften von Janus-TMDCs verändern, ist bisher selten untersucht worden. Der Mechanismus der magnetischen Regulation in Janus-TMDCs bleibt unklar.

In dieser Arbeit konstruieren wir verschiedene TM-adsorbierte (Co, Fe, Mn, Cr, V) WSSe-Gerüste und untersuchen deren Strukturen und magnetische Eigenschaften mittels First-Principles-Berechnungen umfassend, insbesondere ihre magnetischen Anisotropieenergien (MAE) an unterschiedlichen Adsorptionsflächen. Die stabilen Strukturen werden anhand der berechneten Gesamtenergien identifiziert, die magnetischen Eigenschaften mittels totaler Zustandsdichte (DOS) und differentieller Ladungsdichten analysiert. Es zeigt sich, dass magnetisches Moment und leichte Magnetisierungsachse stark von den adsorbierten Elementen und den Chalkogen-Lagen abhängen. Im Fall der Fe-Adsorption kann die leichte Magnetisierungsachse des Systems durch Wechsel der Adsorptionsfläche von in-plane (Se-Seite) zu out-of-plane (S-Seite) umgeschaltet werden. Der physikalische Mechanismus der magnetischen Anisotropie wird weiter anhand der Fe-3d-orbitalzerlegten DOS analysiert.

Rechenmethoden

Alle Berechnungen basieren auf der Dichtefunktionaltheorie mit periodischen Randbedingungen und Spinpolarisation, implementiert im Vienna Ab initio Simulation Package (VASP) [31]. Für das Austausch-Korrelations-Potenzial wird die generalisierte Gradientennäherung (GGA) mit der Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE)-Funktional verwendet [32, 33]. Um Wechselwirkungen zwischen TM-Atomen auszuschließen, wird ein 4 × 4 × 1-Superzellenmodell gewählt. Eine 15 Å dicke Vakuumschicht eliminiert Wechselwirkungen zwischen periodischen Bildern. Die van-der-Waals-Wechselwirkung zwischen den Lagen wird mit der DFT-D2-Methode beschrieben [34]. Alle Strukturen werden vollständig relaxiert, bis Kraft und Gesamtenergie die Konvergenzkriterien von 10^–6 eV bzw. 0,01 eV erreichen. Die Brillouin-Zone wird mit 7 × 7 × 1 (Strukturoptimierung) bzw. 11 × 11 × 1 (Selbstkonsistenzberechnung) dichten Gamma-zentrierten Monkhorst-Pack-Gittern abgetastet. Die Schnittebene für die Plane-Wave-Entwicklung wird auf 500 eV optimiert, was die Konvergenz des Systems sicherstellt. Die MAE wird als Differenz der Gesamtenergien berechnet, wenn die Magnetisierung entlang der in-plane [100]- und out-of-plane [001]-Richtung orientiert ist: MAE = E_in – E_out, wobei SOC in die Berechnungen einbezogen wird [35, 36].

Ergebnisse und Diskussion

Zur Simulation der TM-Atom-Adsorption auf Janus-WSSe-Monolagen wird zunächst ein WSSe-Superzellenmodell mit 48 Atomen konstruiert (Abb. 1a). Die pristine Janus-WSSe-Monolage besitzt eine räumliche C_3v-Symmetrie und weist eine Sandwich-Struktur aus einer S-Atomlage, einer W-Atomlage und einer Se-Atomlage auf. Die Monolagendicke beträgt 3,35 Å. Die planare Projektion zeigt eine ideale hexagonale Wabenstruktur mit einer Gitterkonstante von 3,24 Å. Die Bindungslängen W–S (d_W-S) und W–Se (d_W-Se) betragen 2,42 Å bzw. 2,54 Å, der Bindungswinkel θ_S-W-Se 81,76°, was mit früheren Berichten übereinstimmt [37]. Abbildung 1b zeigt das planar gemittelte elektrostatische Potenzial der WSSe-Monolage, wobei Z₀ die Dicke der Einheitszelle, Z eine Koordinatenvariable und Z/Z₀ die relative Position in der Einheitszelle darstellt. Wie erwartet führt die gebrochene Spiegelsymmetrie entlang der Z-Richtung zu unterschiedlichen Potenzialenergien auf der S- und Se-Oberfläche, wobei die S-Oberfläche das größere elektrostatische Potential aufweist. Gleichzeitig wurde der spinaufgelöste DOS der Janus-WSSe-Monolage berechnet. Wie in Abb. 1c gezeigt, sind die DOS für Spin-up- und Spin-down-Kanäle symmetrisch verteilt, was auf einen nichtmagnetischen Grundzustand hinweist. Die Bandlücke der Janus-WSSe-Monolage beträgt ca. 1,7 eV und liegt damit zwischen denen von WS₂ [38] und WSe₂ [39].

a Draufsicht und Seitenansichten der Janus-WSSe-Monolage. b Mittlere in-plane elektrostatische Potenzialverteilung der WSSe-Monolage. c Gesamte DOS der primitiven Janus-WSSe-Monolage.

Um Magnetismus in Janus WSSe zu induzieren, wurden fünf verschiedene 3d-Übergangsmetallatome (Co, Fe, Mn, Cr, V) auf die Monolagenoberfläche adsorbiert. Aufgrund der strukturellen Symmetrie werden drei mögliche Adsorptionsplätze für die Adsorption auf der S- bzw. Se-Seite betrachtet (Abb. 2): auf dem W-Atom (T_WS bzw. T_WSe), in der Hohlstelle des hexagonalen Rings (H_S bzw. H_Se) und auf dem S- (bzw. Se-) Atom (T_S bzw. T_Se). Die Gesamtenergien dieser Konfigurationen werden berechnet, um den stabilsten Adsorptionsplatz zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Deutlich zeigt sich, dass das System die niedrigste Energie aufweist, wenn das TM-Atom auf T_WS oder T_WSe positioniert ist – der W-Atom-Position ist somit der stabilste Adsorptionsplatz. Alle folgenden Berechnungen der elektronischen Struktur und magnetischen Eigenschaften basieren auf dieser Konfiguration. Tabelle 2 listet die berechneten Ergebnisse: Bindungslängen (d_W-S, d_W-Se, d_TM-S(Se)), Höhenunterschied (∆h) zwischen der oberen S(Se)-Lage und dem TM-Atom, totales magnetisches Moment M_T, lokales magnetisches Moment M_L des TM-Atoms und MAE. Offensichtlich weichen die Strukturparameter d_W-S und d_W-Se von denen der primitiven Janus-WSSe ab. Bei Adsorption auf der S-Seite wird d_W-S im Vergleich zur primitiven Monolage (2,41 Å) gestreckt, während d_W-Se nahezu unverändert bleibt (2,54 Å). Entsprechend dehnt sich d_W-Se bei Adsorption auf der Se-Seite aus. Dies liegt daran, dass die kovalente Wechselwirkung zwischen TM-Atomen und den benachbarten S(Se)-Atomen die Kopplung zwischen W und S(Se) schwächt und zur Verlängerung der W–S(Se)-Bindung führt. Zudem unterscheiden sich d_TM-S(Se) und ∆h für die verschiedenen Adsorptionsflächen. Sie weisen auf der S-Adsorptionsfläche kleinere Werte auf, was auf die stärkere Elektronegativität des S-Atoms zurückzuführen ist, wie in Abb. 1b gezeigt.

Draufsicht und Seitenansichten der verschiedenen Konfigurationen. a, d TM-Atom auf dem W-Atom; b, e TM-Atom in der Hohlstelle; c, f TM-Atom auf dem S(Se)-Atom.

Im Folgenden konzentrieren wir uns auf das magnetische Verhalten von Janus WSSe nach TM-Atom-Adsorption. Wie Tabelle 2 zeigt, wird für die verschiedenen Konfigurationen ausgeprägter Magnetismus beobachtet. Ein maximales M_T von 6 µ_B wird im Cr-adsorbierten System erreicht. Interessanterweise verursachen unterschiedliche Adsorptionsflächen keine offensichtlichen Unterschiede im M_T, wohl aber im M_L. Die berechneten M_L-Werte betragen auf der S-Oberfläche 0,92; 1,83; 2,73; 4,80 und 2,90 µ_B und auf der Se-Oberfläche 0,93; 1,88; 2,78; 4,86 und 2,98 µ_B für Co, Fe, Mn, Cr und V. Bemerkenswert: M_L auf der S-Oberfläche ist für jedes TM-Adatom stets kleiner als auf der Se-Oberfläche, was auf stärker induzierten Magnetismus im Janus WSSe bei S-Adsorption hinweist.

Um die magnetischen Eigenschaften der verschiedenen Systeme besser zu verstehen, wird der spinaufgelöste totale DOS berechnet (Abb. 3). Positive und negative Werte bezeichnen Mehrheits- und Minderheitsspin-Kanäle, das Fermi-Niveau ist auf null gesetzt. In allen Systemen weisen Mehrheits- und Minderheitsspin-Zustände eine asymmetrische Charakteristik auf, was die Existenz von Magnetismus bestätigt. Im Vergleich zum DOS der reinen Janus-WSSe-Monolage (Abb. 1c) erscheinen in allen Systemen neue Verunreinigungszustände in der Bandlücke. Diese stammen hauptsächlich von den TM-3d-Zuständen, einer geringen Hybridisierung der ersten Nachbarn S-3p- bzw. Se-3p-Zustände und der zweitnächsten W-5d-Zustände [22]. Aufgrund der Lokalisierung der TM-3d-Orbitale zeigen die Verunreinigungszustände einen engen Energiebereich. Auffällig: Bei Co-, Fe- und Mn-Adsorption verteilen sich die induzierten Verunreinigungszustände um das Fermi-Niveau nur im Minderheitsspin-Kanal, was eine 100%ige Spinpolarisation demonstriert. In den anderen beiden Fällen (Cr, V) liegen nur Mehrheits-Spin-Zustände in der Bandlücke vor. Zudem verschieben sich durch den Einfluss des internen elektrostatischen Potenzials der verschiedenen Adsorptionsflächen die Energieniveaus und Intensitäten der Verunreinigungszustände leicht. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die magnetischen Eigenschaften stark vom adsorbierten Element und der Chalkogen-Lage abhängen.

Spinpolarisierter totaler DOS der verschiedenen TM-adsorbierten WSSe-Monolagen. a, b Co; c, d Fe; e, f Mn; g, h Cr; i, j V.

Um den Ursprung des Magnetismus in den verschiedenen Systemen weiter aufzuklären, werden differentielle Ladungsdichten berechnet (Abb. 4). Um die TM-Atome und die nächsten Nachbar-Chalkogenatome herum zeigen sich starke negative differentielle Ladungsdichten. In der Mitte der TM–S(Se)-Bindung werden signifikante Ladungsakkumulationen beobachtet, was auf kovalente Bindungen hinweist. Bemerkenswert ist, dass die Ladungsakkumulation bei TM–S-Bindungen stärker ausgeprägt ist als bei TM–Se-Bindungen, was die stärkere kovalente Wechselwirkung und kürzere Bindungslänge bestätigt. Gleichzeitig akkumulieren sich geringfügig Ladungen zwischen dem TM-Atom und dem unteren W-Atom aufgrund des internen elektrischen Feldes entlang der z-Richtung. Die Ladungsakkumulationen bei Cr- und V-Adsorption sind schwächer als in den anderen Fällen, was mit den relativ langen Bindungslängen in Tabelle 2 übereinstimmt. Der Ladungstransfer zwischen TM-Atomen und WSSe-Lage führt zum Abnehmen der ungepaarten Elektronen in den TM-Atomen, was einerseits das magnetische Moment des TM-Atoms verringert und andererseits den Magnetismus der WSSe induziert.

Differentielle Ladungsdichten der verschiedenen TM-adsorbierten Systeme. a Co; b Fe; c Mn; d Cr; e V.

Die magnetische Anisotropie der verschiedenen Systeme wird ebenfalls untersucht. Die berechneten Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Positive und negative MAE-Werte kennzeichnen die vertikale bzw. parallele leichte Magnetisierungsachse. Die Cr- und V-adsorbierten Systeme weisen negative MAE auf, Mn- und Co-adsorbierte Systeme positive MAE, d. h. ihre leichten Magnetisierungsachsen liegen in-plane bzw. out-of-plane. Unterschiedliche Adsorptionsflächen verursachen leichte Änderungen der MAE, aber keinen Wechsel der leichten Magnetisierungsachse. Ganz anders verhält sich das Fe-adsorbierte System: Seine leichte Magnetisierungsachse wechselt von in-plane (MAE: −0,95 meV) zu out-of-plane (MAE: 2,66 meV), wenn die Adsorptionsfläche von Se zu S wechselt.

Um den Mechanismus des geänderten MAE im Fe-adsorbierten System besser zu verstehen, wurde der Fe-3d-orbitalzerlegte DOS berechnet (Abb. 5). Gemäß der Störungstheorie zweiter Ordnung [23, 40-42] kann die durch SOC entstehende MAE approximativ formuliert werden als:

MAE = E_∥ - E_⊥ ≈ ξ² Σ_μ,σ [ ⟨μ↓(↑)|L_z|σ↓(↑)⟩ - ⟨μ↓(↑)|L_x|σ↓(↑)⟩ ] / (E_μ - E_σ) (1)

wobei σ↓(↑), μ↓(↑) und E_σ, E_μ die Eigenzustände und Eigenwerte der besetzten (unbesetzten) Zustände mit Spinzustand (↓ oder ↑) bezeichnen; ξ die SOC-Stärke darstellt; L_z und L_x die Drehimpulsoperatoren sind. Der SOC wird als Störungsterim im Hamilton-Operator betrachtet, und die MAE wird als Energiedifferenz zwischen besetzten und unbesetzten Zuständen durch die Kopplung der Drehimpulsoperatoren L_z und L_x ausgedrückt. Im Allgemeinen wird die MAE durch nicht-null Matrixelemente von L_z und L_x in der Nähe des Fermi-Niveaus bestimmt. Für gleiche Spinzustände (↓↓ oder ↑↑) leisten besetzte und unbesetzte Zustände mit gleicher magnetischer Quantenzahl m einen positiven Beitrag zur MAE unter Wirkung von L_z; bei unterschiedlichem m einen negativen Beitrag durch L_x. Für verschiedene Spinzustände (↓↑ oder ↑↓) ist der Beitrag umgekehrt. Die nicht-null Matrixelemente umfassen: ⟨xz|L_z|yz⟩ = 1, ⟨xy|L_z|x²-y²⟩ = 2, ⟨z²|L_x|xz, yz⟩ = √3, ⟨xy|L_x|xz, yz⟩ = 1, ⟨x²-y²|L_x|xz, yz⟩ = 1.

DOS des Fe-adsorbierten Systems mit unterschiedlichen Adsorptionsflächen. a S-Adsorptionsfläche; b Se-Adsorptionsfläche. c–g 3d-Orbital-zerlegter DOS des Fe-Atoms auf S-Oberfläche. h–l 3d-Orbital-zerlegter DOS des Fe-Atoms auf Se-Oberfläche.

In unserem Fall, wie in Abb. 5a, b gezeigt, erscheinen nur Minderheitsspin-Zustände in der Nähe des Fermi-Niveaus, sodass diese die MAE bestimmen. Die Ligandenfeldtheorie – eine Kombination aus Kristallfeldtheorie und Molekülorbitaltheorie – kann zur Erklärung der Bindung in Koordinationsverbindungen und zur Analyse von Änderungen in Zentralatomorbitalen herangezogen werden [43]. Nach der Ligandenfeldtheorie spaltet die C_3v-Symmetrie die entarteten Fe-3d-Orbitale in drei Arten von Zuständen auf: Einfachzustand a (d_z², |m|= 0), entartete Zustände e₁ (d_yz, d_xz, |m|= 1) und e₂ (d_xy, d_x²-y², |m|= 2). Wie in Abb. 5c–g gezeigt, umfasst der DOS bei Fe-Adsorption auf der S-Oberfläche hauptsächlich die Minderheitsspin-Zustände d_xz, d_yz, d_xy und d_x²-y². Ein signifikanter positiver Beitrag zur MAE stammt von den spin-erhaltenden Termen ⟨xz|L_z|yz⟩ = 1 und ⟨xy|L_z|x²-y²⟩ = 2, während der relativ schwache negative Beitrag von den spin-erhaltenden Termen ⟨xy|L_x|xz, yz⟩ = 1 und ⟨x²-y²|L_x|xz, yz⟩ = 1 herrührt. Als Resultat wird eine positive MAE von 2,66 meV erreicht. Bei Fe-Adsorption auf der Se-Oberfläche nehmen die d_xz- und d_yz-Minderheitsspin-Zustände drastisch ab, wodurch die MAE auf −0,95 meV sinkt, bedingt durch den signifikanten Rückgang des positiven Beitragsterms ⟨xz|L_z|yz⟩.

Da die elektronischen und magnetischen Eigenschaften des Systems von verschiedenen adsorbierten Elementen und Adsorptionsflächen abhängen, ist eine genaue Detektion der TM-Atom-Abscheidung im Experiment essenziell und könnte eine Herausforderung für MAE-Engineering darstellen. Hierzu kann ein spinpolarisiertes Rastertunnelmikroskop (STM) mit magnetischer Spitze eingesetzt werden, um Einblicke in die Spinnzustände nahe den Adsorptionsplätzen zu gewinnen. Röntgenmagnetische Zirkulardichroismus-Messungen (XMCD) können ebenfalls durchgeführt werden, um Informationen zum magnetischen Moment und zur MAE der TM-Atome auf Janus-Materialien zu erhalten [44].

Schlussfolgerungen

In dieser Arbeit wurden die Strukturen und magnetischen Eigenschaften verschiedener TM-atom-adsorbierter WSSe-Gerüste systematisch mittels First-Principles-Berechnungen untersucht. Die pristine Janus-WSSe-Monolage zeigt aufgrund der gebrochenen Spiegelsymmetrie entlang der Z-Richtung unterschiedliche Potenzialenergien auf der S- und Se-Oberfläche und ist von Natur aus nichtmagnetisch. Die adsorbierten Konfigurationen weisen die niedrigste Energie auf, wenn das TM-Atom auf T_WS oder T_WSe adsorbiert, was den stabilsten Adsorptionsplatz anzeigt. Alle adsorbierten Systeme zeigen Magnetismus. Ihr Magnetismus hängt stark von den adsorbierten Elementen und den Chalkogen-Lagen ab. Das maximale M_T von 6 µ_B wird im Cr-adsorbierten System erzielt. Unterschiedliche Adsorptionsflächen verursachen keine offensichtlichen Unterschiede im M_T; jedoch besteht ein relativ großer Unterschied im M_L. Das M_L bei S-Oberflächen-Adsorption ist stets kleiner als bei Se-Oberflächen-Adsorption aufgrund des stärkeren elektrostatischen Potenzials, was den stärker induzierten Magnetismus belegt. Die differentiellen Ladungsdichten zeigen, dass der Magnetismus des Systems auf der kovalenten Wechselwirkung und dem Ladungstransfer zwischen TM-Atomen und WSSe beruht. Zudem führen unterschiedliche Adsorptionsflächen in Cr-, V-, Mn- und Co-adsorbierten Systemen nicht zu Änderungen der leichten Magnetisierungsachse. Im Fe-adsorbierten System wechselt die leichte Magnetisierungsachse jedoch von in-plane zu out-of-plane, wenn die Adsorptionsfläche von Se zu S wechselt. Es zeigt sich, dass die starke Kopplung zwischen den Minderheitsspin-Zuständen d_xy, d_x²-y² und d_xz, d_yz auf der S-Oberfläche zur positiven MAE beiträgt, während die drastisch reduzierten d_xz- und d_yz-Minderheitsspin-Zustände auf der Se-Oberfläche zur negativen MAE führen. Da die Adsorption von Atomen eine effektive Methode zur Induktion von Magnetismus in zweidimensionalen Systemen darstellt, bietet diese Arbeit wertvolle Leitlinien für die Herstellung magnetischer Janus-TMDCs und das Design neuartiger 2D-spintronischer Bauelemente.

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Alle Daten sind uneingeschränkt vollständig verfügbar.

Abkürzungen

TM:

Übergangsmetall (Transition metal)

TMDCs:

Übergangsmetall-Dichalkogenide (Transition metal dichalcogenides)

SOC:

Spin-Orbit-Kopplung (Spin–orbit coupling)

DOS:

Zustandsdichte (Density of states)

MAE:

Magnetische Anisotropieenergie (Magnetic anisotropy energy)

STM:

Rastertunnelmikroskop (Scanning tunneling microscope)

XMCD:

Röntgenmagnetischer Zirkulardichroismus (X-ray magnetic circular dichroism)