Theoretical Investigation of Low-dimensional Magnetic Materials

Abstract

Nízkorozměrné struktury, jako například grafen, dvourozměrné chalkogenidy tranzitních kovů či jednorozměrná vlákna chalkogenidů, jsou atraktivní pro jejich potenciální aplikace ve spintronice a valleytronice a to právě kvůli vlastnostem vyplývajícím z nízkorozměrné struktury. Novékoncepce v elektronice a spintronice se opírají o využití jednorozměrných (1D) a dvourozměrných (2D) struktur. Většina 1D a 2D struktur není magnetická, což představuje významnou překážku k přímočarým aplikacím ve spintronice. Je proto pochopitelné, že objevování nových nízkorozměrných magnetických struktur je velkou výzvou současné materiální chemie a fyziky. Velkou výzvou je rovněž valleytronika, která přináší nové možnosti ukládáníinformací. Předmětem předkládané práce je teoretické studium magnetických a elektronických vlastnostínízkodimenzionálních struktur. Geometrické, elektronickéa magnetickévlastnosti několika tříd 2D a 1D materiálů byly zkoumány pomocímetod funkcionálu hustoty (DFT). V práci je popsána řada nových materiálů s širokou škálou magnetických vlastností a ukazuje na možné způsoby jejich budoucího využití. Mez popisované materiály patří 2D MXeny, 1D nanovlákna tetrasulfidu vanadu a 2D nesymetricky substituované(Janus) dichalkogenidy, které všechny vykazují parametry požadované k aplikacím ve...

Low-dimensional (D) materials, such as graphene, transition metal dichalcogenides and chalcogenide nanowires, are attractive for spintronics and valleytronics due to their unique physical and chemical properties resulting from low dimensionality. Emerging concepts of spintronics devices will greatly benefit from using 1D and 2D materials, which opens up new ways to manipulate spin. A majority of 1D and 2D materials is non-magnetic, thus their applications in spintronics are limited. The exploration, design and synthesis of new 1D and 2D materials with intrinsic magnetism and high spin-polarization remains a challenge. In addition, the valley polarization and spin-valley coupling properties of 2D materials have attracted great attention for valleytronics, which not only manipulates the extra degree of freedom of electrons in the momentum space of crystals but also proposes a new way to store the information. The computational investigation of magnetic and electronic properties of low-dimensional materials is the subject of this thesis. We have systematically investigated geometric, electronic, magnetic and valleytronic properties of several 2D and 1D materials by using the density functional theory. These investigations not only theoretically show rich and adjustable magnetic properties of...