Van der Waals 反磁材料中 Cr3+ 的自旋动力学——六面体晶场作用
材料科学
2026-02-24 v1
摘要
Van der Waals (vdW) 材料中含有 3d 过渡金属的磁矩来源于未配对 d 电子自旋及其与周围配体的相互作用。交换相互作用与磁各向异性之间的相互作用稳定了此类磁矩的长程有序。化合物 CuCrP2S6 (CCPS) 属于具有趣味性质的 vdW 固体，其中 Cr3+ 磁矩与 Cu1+ 离子的有序相互作用导致形成多铁磁基态。本文通过磁化和宽带以及单子太赫兹磁共振测量，研究了 CCPS 中 Cr3+ 离子的自旋动力学。在六面体晶场由周围硫族离子作用下，Cr3+ 的轨道磁矩被消去，导致磁各向异性可忽略——这是 Cr 基 vdW 反磁材料中的一项常见特征。宽频率-场-温度范围的共振谱揭示了主要由各向同性 Cr-Cr 交换相互作用支配的准二维反磁动力学，这些相互作用决定了磁有序、自旋转向及阻尼。亚太赫兹共振谱还发现了场诱导的铁磁极化，凸显了 Cr-Cr 交换在层状 Cr 化合物中的普遍作用。此外，远高于诺尔温度 (TN ~ 32 K) 仍可见持久磁相关性，指向 CCPS 中存在短程磁有序，激发对反磁性与反电致性有序相互作用的未来研究。这些结果将 CCPS 确立为探索二维磁性及层状多铁体中的电场可调自旋器件功能的典型系统。
关键词
引用
@article{arxiv.2602.20033,
title = {Cr3+ spin dynamics under the octahedral crystal field in van der Waals antiferromagnets},
author = {Rabindra Basnet and Subhashree Chatterjee and Paul Kigaya and Ezana Negusse and J. van Tol and Ramesh C. Budhani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.20033},
year = {2026}
}