ترابط الهيكل البلوري والمغناطيسية في العازل المغناطيسي الفيرومغناطيسي CrI3 المكون من طبقات

لقد قمنا بفحص الخصائص البلورية والمغناطيسية للبلورات الأحادية من CrI3، وهو فيرومغناطيس عازل ذو طبقات قابل للكسر بسهولة وله درجة حرارة كوري تبلغ 61 كلفن. تكشف دراسات حيود الأشعة السينية لدينا عن انتقال طور بلوري من الدرجة الأولى يحدث بالقرب من 210-220 كلفن عند التسخين، مع وجود هيسترسيس حراري ملحوظ. الهيكل عند درجة الحرارة المنخفضة هو رومبوهيلي (R3̅، من نوع BiI3) والهيكل عند درجة الحرارة العالية هو مونوكليني (C2/m، من نوع AlCl3). نجد دليلاً على الترابط بين درجات الحرية البلورية والمغناطيسية في CrI3، حيث نلاحظ شاذة في الفجوة بين الطبقات عند درجة حرارة كوري وشاذة في القابلية المغناطيسية عند الانتقال الهيكلي. تكشف الحسابات من الأُسس الأولى عن أهمية المعالجة الصحيحة للقوى بين الطبقات الطويلة المدى، ويقوم نظرية الكثافة الوظيفية لفان der Waals بعمل ممتاز في التنبؤ بالهياكل البلورية وثباتها النسبي. وتقترح الحسابات أيضًا أن الترتيب الفيرومغناطيسي الموجود في المادة الكتلية قد يستمر في شكل طبقة أحادية، مما يوحي بأن CrI3 وغيرها من ثلاثيات الهاليد الكروم قد تكون مواد واعدة لأبحاث السبينترونيك والمغناطيسية الإلكترونية.