弱掺杂 AB 栈异层 TMD 中的电荷转移自旋聚合物与铁磁性

我们研究了在“重费米子”极限下（即一层承载局部矩阵的稠密集，另一层承载低密度 itinerant 空穴）的弱掺杂异层过渡金属二硫化物中铁磁和磁聚合物态的形成。我们表明，itinerant 层中载流子之间的相互作用可引发铁磁交换。我们对地面态进行表征，发现在载流子浓度和层间交换控制下，在局部矩阵背景中的 itinerant 载流子层解耦相、完全极化的铁磁体和可倾斜的抗磁体之间存在竞争。在可倾斜的抗磁体相中，平面 120° N\'eel 序与 Ising 自旋轨道耦合的组合可导致电子波函数出现扭曲，从而产生拓扑非平凡的自旋纹理和可观测的异常霍尔效应。在更大的载流子密度下，铁磁有序相会转化为 paramagnetic heavy 费米液态。该理论能够全面理解现有的实验观察，同时也提出了若干预测，包括通过扫描隧道显微镜直接成像自旋聚合物束缚态的实验特征。我们指出，重费米子金属的（Doniach）相图范式在异层过渡金属二硫化物的低掺杂 regime 中被根本性地修改。