磁场对 CrI$_3$ 中拓扑自旋激发的影响
强关联电子
2021-09-08 v1
摘要
在近年来发现的二维（2D）范德瓦耳斯（vdW）磁性材料中寻找拓扑自旋激发十分重要，因其在无耗散自旋电子学中的潜在应用。在 2D vdW 铁磁（FM）蜂窝晶格 CrI（T= 61 K）中，声学和光学自旋波在狄拉克点处被一个能隙分开。若此能隙源于 Cr 蜂窝晶格内次近邻（NNN）Dzyaloshinskii-Moriya（DM）或键角依赖的 Kitaev 相互作用，则该能隙的存在是拓扑自旋激发的特征。另一种观点认为，该能隙源于与拓扑自旋激发无关的电子关联效应。本文中我们利用非弹性中子散射确证，Kitaev 相互作用和电子关联效应均无法描述自旋波、狄拉克能隙及其面内磁场依赖关系。我们的结果支持 DM 相互作用为观测到的狄拉克能隙的微观起源。此外，我们发现沿轴的近邻（NN）磁交换相互作用为反铁磁（AF），而 NNN 相互作用为铁磁（FM）。因此，我们的结果揭示了 CrI 薄层中观测到的 c 轴 AF 序的起源，明确了块体 CrI 中的微观自旋相互作用，并为 2D vdW 磁体中的拓扑驱动自旋激发提供了新理解。
引用
@article{arxiv.2106.05899,
title = {Magnetic field effect on topological spin excitations in CrI$_3$},
author = {Lebing Chen and Jae-Ho Chung and Matthew B. Stone and Alexander I. Kolesnikov and Barry Winn and V. Ovidiu Garlea and Douglas L. Abernathy and Bin Gao and Mathias Augustin and Elton J. G. Santos and Pengcheng Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.05899},
year = {2021}
}