CrCl$_3$中的巨热磁导率及自旋-声子散射的通用模型
强关联电子
2020-01-22 v2 材料科学
摘要
绝缘量子磁体既处于量子物质基础研究的前沿，也在日益应用的自旋电子学领域具有技术开发利用价值。在此背景下，磁热输运是探测非常规磁性绝缘体中基本自旋与奇异拓扑激发的特别灵敏的探针。然而，热传导中的磁贡献总是与晶格贡献交织在一起，因此在涌现的拓扑磁性体系中，自旋-声子耦合对决定自旋与热输运性质的重要性愈发凸显。本文报道了在层状蜂窝状材料CrCl中，施加磁场时在所有相关温度下均出现的反常强烈的热导率增强现象。在低温和小场下远离磁有序相时，热传导中不存在相干的自旋贡献，因此该效应必然源于磁涨落对声子热导率的强烈抑制，而磁涨落又被磁场所抑制。我们基于一个形式体系构建了CrCl热导率的经验模型，该形式体系假设独立确定的自旋翻转过程数目及其所介导的声子散射事件的效率。通过提取本征声子热导率，我们在所有磁场和温度下获得了定量描述，并证明散射效率完全与磁场无关。借此，我们以CrCl为模型体系，来理解热输运背景下自旋与声子激发之间的相互作用。我们预期所引入的这一完全通用的框架，将对磁性量子材料中输运现象的阐释具有广泛意义。
引用
@article{arxiv.1908.07004,
title = {Giant thermal magnetoconductivity in CrCl$_3$ and a general model for spin-phonon scattering},
author = {Christopher A. Pocs and Ian A. Leahy and Hao Zheng and Gang Cao and Eun-Sang Choi and S. -H. Do and Kwang-Yong Choi and B. Normand and Minhyea Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.07004},
year = {2020}
}
备注
15 pages, 10 figures