正交铁氧体中的 Dzyaloshinskii 相互作用与交换相对论效应

我们综述强关联 3$d$ 化合物中 Dzyaloshinskii-Moriya（DM）耦合及相关的交换相对论效应（如交换各向异性、电子-核反对称超转移超精细相互作用、反对称磁旋光效应与反对称磁电耦合）的微观理论，重点关注正交铁氧体 RFeO$_3$（R 为稀土离子或钇 Y）。重点将置于晶体场效应的作用、Dzyaloshinskii 矢量的指向与方向、其对超交换成键几何的依赖性，以及交换相对论效应的其他细微特征。论文主要围绕在不同类型（超）交换相互作用与晶体场下 Dzyaloshinskii 矢量的推导、数值、取向与手征（符号）展开。微观导出的 Dzyaloshinskii 矢量对超交换几何的依赖性表达式，可求得正交铁氧体 RFeO$_3$ 中所有显式与隐藏的倾斜角及相应的磁各向异性贡献。基于关于 Dzyaloshinskii 矢量符号的理论预言，我们预言并详细研究了具有竞争符号 Dzyaloshinskii 矢量的混合弱铁磁体中的一种新磁现象——弱亚铁磁性。研究表明，弱铁磁体中的配体 NMR 测量是探查外磁场下 DM 耦合效应的有效工具。除正交铁氧体 RFeO$_3$ 与弱亚铁磁体 RFe$_{1-x}$Cr$_x$O$_3$ 外（虽程度较轻），我们也涉及典型弱铁磁体如 $\alpha$-Fe$_2$O$_3$、FeBO$_3$ 与 FeF$_3$。