kagome铁磁体Fe$_3$Sn中的大有序磁矩、强易面各向异性与涡旋畴图案
材料科学
2023-07-26 v1
摘要
我们报道了kagome铁磁体FeSn高质量块体单晶的结构与磁学性质。磁化强度对外场大小和方向的依赖关系揭示了强易面型单轴磁各向异性，其从300\,K时的单调增加至2\,K时的。我们的第一性原理电子结构计算给出总磁矩约为6.9 /f.u.，磁晶各向异性能密度为0.406\,meV/f.u.（），二者均与实验值吻合良好。对自旋/轨道磁矩分量的自洽DFT计算表明，沿kagome层方向与垂直方向测得的饱和磁化强度之间的微小差异源于不同位点上Fe与Sn自旋/轨道磁矩之间的微妙平衡。在零场下，磁力显微镜揭示了微米尺度的磁涡旋，其弱钉扎核心在垂直于kagome面施加约3\,T场时消失。我们使用实验测定的各向异性值进行的微磁模拟很好地再现了所观察到的涡旋畴结构。本研究与易轴铁磁体FeSn相比表明，改变kagome层的堆垛方式可高效调控这类铁基kagome磁体的磁各向异性。
引用
@article{arxiv.2302.13810,
title = {Large ordered moment with strong easy-plane anisotropy and vortex-domain pattern in the kagome ferromagnet Fe$_3$Sn},
author = {Lilian Prodan and Donald M. Evans and Sinéad M. Griffin and Andreas Östlin and Markus Altthaler and Erik Lysne and Irina G. Filippova and Serghei Shova and Liviu Chioncel and Vladimir Tsurkan and István Kézsmárki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.13810},
year = {2023}
}
备注
10 pages, 5 figures