用于描述 FeGe 中非平凡拓扑自旋织构的从头算非晶自旋哈密顿量
材料科学
2023-11-15 v1 无序系统与神经网络
摘要
磁性材料中的拓扑自旋织构（如 skyrmion 与 hopfion）是真实材料中几何结构的有趣体现，同时作为信息载体具有潜在应用价值。在晶体体系中，这些拓扑自旋织构的形成已被很好地理解为对称性破缺与阻挫导致相互作用竞争的结果。然而，在无平移对称性的体系（如非晶材料）中，由于结构与相互作用的复杂性，人们对非平凡自旋结构驱动机制的基础理解仍然缺乏。本工作中，我们利用一套基于第一性原理的计算，提出了一个从头算自旋哈密顿量，该哈密顿量准确表征了典型非晶 FeGe 中结构与磁性的多样性。对我们非晶哈密顿量的蒙特卡洛模拟发现了由受阻挫的几何与磁交换所驱动的自发 skyrmion，与实验中观察到的结果一致。此外，我们发现局域结构基元的多样性导致了大范围的交换相互作用，远超晶体材料中的情形。最后，我们观察到非晶材料中大尺度自发结构的形成，其尺度远超体系中相关的相互作用长度尺度，这暗示了在晶体极限之外实现自发关联相的新途径。
引用
@article{arxiv.2311.07725,
title = {Ab initio amorphous spin Hamiltonian for the description of topological spin textures in FeGe},
author = {Temuujin Bayaraa and Sinéad M. Griffin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.07725},
year = {2023}
}