近日，物理与光电工程学院物理学系青蓝学者胡训武博士在《Physical Review B》上发表以“Tuning magnetic anisotropy in a Fe₅GeTe₂ monolayer through doping and strain”为题的研究成果。胡训武博士为论文第一作者，中山大学物理学院姚道新教授和曹坤副教授为该论文的通讯作者。

在设计新型自旋电子器件的研究中，调控二维铁磁材料的磁各向异性能（MAE）至关重要。我们通过第一性原理计算，系统研究了单层 Fe₅GeTe₂（F5GT）在两种情况下的磁学性质：(I) Co 和 Ni 掺杂，以及 (II) 施加压缩与拉伸应变。研究结果表明，F5GT 单层材料本征呈现较弱的面内 MAE，而 Co 掺杂可显著增强其面内 MAE。此外，仅 1% 的压缩应变即可使易磁轴的方向由面内转变为面外，而 4% 的压缩应变可进一步增强其面外的 MAE。通过自旋轨道耦合矩阵元分析发现，Co 掺杂对 F5GT 面内的 MAE 的增强主要源于 Te 原子的  以及 Fe(2) 和 Fe(3) 原子的  轨道跃迁的变化。而压缩应变的作用主要归因于 Fe(1) 原子 轨道跃迁的正值贡献大幅提升。本研究揭示了通过掺杂和应变工程调控 MAE 的有效策略，为高性能二维自旋电子器件的设计提供了理论指导。

图1. 不同原子对磁晶各向异性能的贡献对比

胡训武博士近期致力于二维室温磁性材料的研究。

论文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.110.184418

图文：胡训武

校对：陈科球

初审：黄晶晶

终审：幸江涛