反铁磁电子化合物Gd$_2$O中由层间交换相互作用驱动的拓扑相变
材料科学
2022-01-26 v1
摘要
基于第一性原理计算，我们发现了一种二维层状反铁磁（AFM）电子化合物 GdO，其中阴离子多余电子存在于带正电的阳离子层之间的间隙空间中。研究表明，每个由三层原子厚度的 GdOGd 堆叠构成的阳离子层具有面内铁磁和通过 O 2 轨道在局域化 Gd 4 自旋之间实现的面外 AFM 超交换相互作用。此外，由杂化的 Gd-5 与间隙- 类态介导的层间超交换涉及自旋、晶格和电荷自由度之间的紧密耦合，从而诱导了同时发生的磁、结构和电子相变。所得具有简单六方晶格的基态承载受非对称磁对称性保护的无质量狄拉克费米子，以及有质量狄拉克费米子。因此我们证明，GdO 中的阴离子多余电子在磁性狄拉克半金属态的出现中起着关键作用，从而提供了二维磁性电子化合物与拓扑物理之间引人入胜的相互作用。
引用
@article{arxiv.2109.09325,
title = {Interlayer Exchange Interaction Driven Topological Phase Transition in Antiferromagnetic Electride Gd$_2$O},
author = {Shuyuan Liu and Chongze Wang and Hyunsoo Jeon and Jeehoon Kim and Jun-Hyung Cho},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.09325},
year = {2022}
}