层状蜂窝铁磁体 CrI$_3$ 中的交换相互作用与自旋动力学
强关联电子
2022-06-15 v1 材料科学
摘要
我们利用包含自旋轨道耦合与 Hubbard U 的广泛第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，推导了菱方 CrI 的微观自旋哈密顿量。我们的计算表明存在主导的最近邻铁磁海森堡交换以及较弱的更远邻海森堡项。此外，我们发现一个 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用，它主要在狄拉克点处驱动自旋波谱中的拓扑能隙，并揭示出 S=3/2 Cr 磁矩之间不可忽略的反铁磁 Kitaev 耦合。面外磁矩由弱对称键依赖项与局域单离子各向异性稳定。利用线性自旋波理论，我们发现我们的交换参数与 inelastic neutron scattering（INS）实验相当吻合。采用经典蒙特卡洛模拟，我们研究了磁相变温度 及其随外加面内磁场的演化。我们进一步展示了未来在面内磁场下对单晶磁子色散的高分辨率 INS 实验如何可用于定量提取反铁磁 Kitaev 交换耦合的强度。
引用
@article{arxiv.2203.02567,
title = {Exchange interactions and spin dynamics in the layered honeycomb ferromagnet CrI$_3$},
author = {Subhadeep Bandyopadhyay and Finn Lasse Buessen and Ritwik Das and Franz G. Utermohlen and Nandini Trivedi and Arun Paramekanti and Indra Dasgupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.02567},
year = {2022}
}
备注
10 pages, 10 figures