分子多铁性体系 GaV$_4$S$_8$ 中的磁相变与自旋密度分布
强关联电子
2020-07-08 v1
摘要
我们对高质量立方空位尖晶石多铁性材料 GaVS 单晶进行了中子衍射和小角中子散射测量，作为磁场和温度的函数，以确定位于四面体配位 V 分子单元上的单个电子的磁性质。我们的结果与 44 K 时从立方到菱方对称性的结构转变良好吻合，此时体系成为强铁电体，而在 13 K 以下以非公度螺旋磁结构的形式发展出长程磁有序，该结构可在适中外加磁场下转变为 Néel 型 skyrmion 相。在 5.9(3) K 以下，晶体进入铁磁相，我们发现磁序参量表明其具有长程有序基态，每个 V 离子的有序磁矩为 0.23(1) 。我们在铁电-顺磁相中测量了极化与非极化中子数据以确定磁形状因子。数据与单自旋均匀分布于 V 分子单元上而非位于单个顶端 V 离子上的模型一致，这与第一性原理理论的结果基本吻合。在磁有序态中，极化中子测量十分重要，因为螺旋与铁磁序参量均明显与铁电性耦合，导致结构峰具有温度和磁场依赖性。对于铁磁基态，自旋被惊人的大各向异性锁定沿 方向。
引用
@article{arxiv.2007.00633,
title = {Magnetic phase transitions and spin density distribution in the molecular multiferroic GaV$_4$S$_8$ system},
author = {Rebecca L. Dally and William D. Ratcliff and Lunyong Zhang and Heung-Sik Kim and Markus Bleuel and J. W. Kim and Kristjan Haule and David Vanderbilt and Sang-Wook Cheong and Jeffrey W. Lynn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.00633},
year = {2020}
}