从第一性原理评估磁性绝缘体中的吉尔伯特阻尼

磁阻尼对各种磁性与自旋电子器件的性能有显著影响，使其成为长期的研究焦点。磁阻尼的强度通常由朗道-利夫希茨-吉尔伯特方程中的吉尔伯特阻尼常数来量化。此处我们提出一种基于第一性原理的方法来评估磁性绝缘体中由自旋-晶格耦合贡献的吉尔伯特阻尼常数。该方法涉及有效哈密顿量模型与自旋-晶格动力学模拟。作为案例研究，我们将方法应用于 Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$、MnFe$_2$O$_4$ 和 Cr$_2$O$_3$。它们的阻尼常数在低温下分别计算为 $0.8\times10^{-4}$、$0.2\times10^{-4}$、$2.2\times 10^{-4}$。Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$ 和 Cr$_2$O$_3$ 的结果与实验测量吻合良好，而 MnFe$_2$O$_4$ 中的偏差可归因于真实样品中的不均匀性与小带隙。与 Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$ 相比，Cr$_2$O$_3$ 中观察到的更强阻尼本质上源于其更强的自旋-晶格耦合。此外，我们确认了阻尼常数与子系统温差之间的比例关系，这已在先前研究中被报道。这些成功应用表明我们的方法是估算磁性绝缘体中吉尔伯特阻尼常数的一个有前景的候选方案。