Kagome 金属表面的晶格不稳定性与磁性的竞争

在大量 kagome 材料中，仅有少数磁性 kagome 材料表现出晶格不稳定性。本工作中，我们发现 kagome 磁体 $R$Mn$_6$Sn$_6$（$R$ = 稀土元素）及其非磁性对应物 $R$V$_6$Sn$_6$ 在其表面展现出磁性与晶格动力学之间有趣的相互作用。值得注意的是，由 kagome 层终止的 $R$V$_6$Sn$_6$ 表面表现出显著的晶格不稳定性，表现为 $\sqrt{3} \times \sqrt{3}$ 和 $2 \times 2$ 表面电荷序（SCOs）。这些不稳定性在相应的磁性材料 $R$Mn$_6$Sn$_6$ 上不存在。此处，SCO 被磁性抑制。否则，表面畸变将显著降低自旋极化，通过 Hund 定则升高能量。因此，SCOs 在磁性表面在能量上是不利的。磁性与晶格不稳定性的竞争进一步由在 V 取代的 $R$Mn$_6$Sn$_6$ kagome 表面观察到 SCOs、而在 Mn 取代的 $R$V$_6$Sn$_6$ 表面未观察到得到证实。我们的发现揭示了这些 kagome 磁体中出乎意料的表面不稳定性和深刻的自旋-晶格耦合，凸显了磁性材料内部隐藏的复杂动力学。