Creating low dimensional ferromagnetic (FM) semiconductors or half metals with strong FM orders is promising to meet the requirement for next-generation spintronics. However, most of the demonstrated FM semiconductors or half metals suffer from low Curie temperatures (TCs). Here, by first-principles calculations, we predict that the two-dimensional (2D) M3XSe4 (M = V, Cr; X = S, Te) monolayers are a type of intrinsic 2D ferromagnets with thermodynamical stability. Our results show that V3XSe4 (X = S, Te) monolayers are FM semiconductors with indirect bandgaps of 0.60 and 0.50 eV, respectively. Particularly, both structures are revealed to have high TCs of 387 and 770 K and suppress the application limit of room-temperature. In addition, Cr3XSe4 (X = S, Te) monolayers are FM half metals with 100% spin-polarized currents. Moreover, the electronic and magnetic properties of these M3XSe4 monolayers can be modulated by biaxial strains. V3TeSe4 monolayer can be tuned to be room temperature direct bandgap semiconductor under biaxial 1% tensile strain, and TC of V3SSe4 can be largely enhanced under compressive strains. Our results suggest that M3XSe4 monolayers are promising candidates for spintronic devices.

中文翻译：

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M3XSe4 （M = V， Cr;X = S， Te） 单层：本征高温铁磁半导体和半金属


制造具有强大 FM 订单的低维铁磁 （FM） 半导体或半金属有望满足下一代自旋电子学的要求。然而，大多数已展示的 FM 半导体或半金属都受到低居里温度 （TC） 的影响。在这里，通过第一性原理计算，我们预测二维 （2D） M3XSe4 （M = V， Cr;X = S， Te） 单层是一种具有热力学稳定性的本征 2D 铁磁体。我们的结果表明，V3XSe4 （X = S， Te） 单层是间接带隙分别为 0.60 和 0.50 eV 的 FM 半导体。特别是，两种结构都具有 387 和 770 K 的高 TC，并抑制了室温的应用限制。此外，Cr3XSe4 （X = S， Te） 单层是具有 100% 自旋极化电流的 FM 半金属。此外，这些 M3XSe4 单层的电子和磁性可以受到双轴应变的调制。V3TeSe4 单层在双轴 1% 拉伸应变下可以调谐为室温直接带隙半导体，V3SSe4 的 TC 在压缩应变下可以大大增强。我们的结果表明，M3XSe4 单层是自旋电子器件的有前途的候选者。