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双层Janus 3R-CrSCl中的多铁耦合
Multiferroic coupling in bilayer Janus 3R-CrSCl
| 作者 | Miao Wang · Dingyi Yang · Yong Wang · Jie Wang · Chi Ding |
| 期刊 | Applied Physics Letters |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 127 卷 第 7 期 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 技术标签 | SiC器件 多物理场耦合 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 二维多铁性材料 Janus CrSCl 铁磁性 滑动铁电性 铁谷极化 |
语言:
中文摘要
具有耦合铁性序的二维多铁材料在可重构、低功耗电子器件中具有重要应用前景。本文基于第一性原理计算发现,双层Janus CrSCl在三种堆叠构型下均表现出本征磁性、滑移铁电性和铁谷极化的共存。在S–S堆叠中,层间滑移可同时反转电极化、谷极化并切换总磁矩。这些可逆且强耦合的序参量使得可通过电场和磁场调控四种不同的多铁态。研究结果表明Janus CrSCl是实现场调控二维多铁及多功能器件架构的理想平台。
English Abstract
Two-dimensional (2D) multiferroics with coupled ferroic orders are attractive for reconfigurable and low-power electronics. Here, we report that bilayer Janus CrSCl—modeled via first-principles calculations—exhibits coexisting intrinsic magnetism, sliding ferroelectricity, and ferrovalley polarization across three stacking configurations. In the S–S stacking, interlayer sliding reverses both electric polarization and valley polarization, while simultaneously switching the total magnetic moment. These reversible and strongly coupled order parameters enable electric- and magnetic-field control of four distinct multiferroic states. Our findings establish Janus CrSCl as a promising platform for field-tunable 2D multiferroics and multifunctional device architectures.
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SunView 深度解读
该二维多铁材料的电场-磁场耦合调控机制对阳光电源功率器件创新具有启发意义。研究中展示的多物理场耦合特性与SiC器件的栅极电场调控原理相通,可为电动汽车驱动系统中的功率开关器件提供新型调控思路。特别是其低功耗、可逆切换特性,对车载OBC充电机和电机驱动控制器中的磁性元件(如变压器、电感)小型化设计有参考价值。多铁态的电场调控机制可启发ST储能变流器中磁集成技术的优化,通过电场辅助调控减少磁芯损耗。该材料的滑移铁电特性也为开发新型传感器件、应用于充电桩智能诊断系统提供了理论基础。