基于晶格膨胀稳定 Ru 掺杂 MnP 中的螺旋磁有序

MnP 在螺旋磁器件中的实际应用受限于其较低的螺旋有序温度($T_{\rm S}$)。本文演示了 Ru 掺杂 Mn$_{1-x}$Ru$_x$P 单晶可导致高度各向异性的晶格膨胀，其中 $b$ 轴的膨胀仅为 $a$、$c$ 轴的四分之一($\sim$ 0.04 $\AA$)。这种结构扭曲深刻�地稳定了螺旋基态，将 $T_{\rm S}$ 从 51~K 提升至 215~K，将 5~K 下 [010] 方向的临界场从 2.3 提升至 30.0~kOe，同时将 Curie 温度($T_{\rm C}$)抑制至 215~K。将所得结果与报道的 Mo、W 掺杂类比物的实验数据相结合，发现 $T_{\rm S}$ 和 $T_{\rm C}$ 主要由 $b$ 轴参数控制，呈现普遍的线性比例关系($dT_{\rm S}/db = 1.59 \times 10^4\ \text{K\AA}^{-1}$，$dT_{\rm C}/db = 0.69 \times 10^4\ \text{K\AA}^{-1}$)远大于 $a$、$c$ 轴。第一性原理计算表明，晶格膨胀选择性地削弱了铁磁耦合，同时保持最近邻 Mn 原子之间的抗铁磁相互作用，从而增强磁动力学并稳定螺旋磁性。这些结果为通过定向 $b$ 轴工程实现化学压实现 MnP 中螺旋磁性的稳定化奠定了稳健、可推广的范式。