从微观角度研究六方YMnO3和LuMnO3的磁结构
材料科学
2012-08-10 v1 强关联电子
摘要
本文旨在揭示六方锰氧化物复杂磁性质背后的基本微观图像。为此，我们考虑了两种特征化合物：YMnO3和LuMnO3，它们在基态形成不同的磁结构。首先，我们建立了一个电子低能模型，描述了YMnO3和LuMnO3的Mn 3d能带的行为，并从第一性原理计算中推导出该模型的参数。从该模型的解中，我们得出结论，尽管六方晶格中存在强烈的阻挫效应，但相对论性自旋-轨道相互作用消除了磁基态的简并，使得低能模型成功再现了实验观察到的磁结构。然后，我们根据原子间磁相互作用分析这一结果，这些相互作用使用不同的近似（从模型哈密顿量以及直接从局域自旋密度近似下的第一性原理电子结构计算）计算得出。我们认为，YMnO3和LuMnO3倾向于形成不同磁结构的主要原因与单离子各向异性的行为有关，这反映了晶格畸变的方向依赖性：即YMnO3和LuMnO3中分别发生的Mn三聚体的膨胀和收缩。另一方面，六方平面之间的磁耦合由次近邻相互作用控制，该相互作用对三聚化方向不太敏感。最后，利用Berry相位形式，我们评估了铁电极化的磁态依赖性，并讨论了后者在磁电开关现象中的潜在应用。
引用
@article{arxiv.1205.4478,
title = {Magnetic structure of hexagonal YMnO3 and LuMnO3 from a microscopic point of view},
author = {I. V. Solovyev and M. V. Valentyuk and V. V. Mazurenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:1205.4478},
year = {2012}
}
备注
22 pages, 2 figures, 4 tables