Kitaev铁磁体CrI$_3$中磁各向异性的基本自旋相互作用

我们通过将高质量CrI$_3$单晶上角度依赖的铁磁共振（FMR）实验与基于对称性的理论建模相结合，为确定二维（2D）铁磁体中的微观自旋相互作用奠定基础。我们发现该材料中Kitaev相互作用最强，其$K \sim -5.2$ meV，是海森堡交换$J \sim -0.2$ meV的25倍，并负责在自旋波色散的狄拉克点打开$\sim$5 meV的能隙。此外，我们发现对称的非对角各向异性$\Gamma \sim -67.5$ $\mu$eV虽小，但对于在布里渊区中心磁子谱中打开$\sim$0.3 meV的能隙以及在二维极限下稳定铁磁性至关重要。FMR数据的高分辨率进一步揭示了$S=3/2$磁性的$\mu$eV尺度四极贡献。我们对潜在交换各向异性的识别，为具有更高$T_\text{C}$的二维铁磁体以及基于Kitaev物理的磁阻挫量子自旋液体开辟了路径。