狄拉克半金属 EuMnBi$_2$ 中的磁结构、自旋翻转跃迁及 Eu 与 Mn 磁性的耦合
强关联电子
2020-10-28 v2 材料科学
摘要
我们在此报道一项利用极化与非极化单晶中子衍射对 EuMnBi 中 Eu 与 Mn 磁子晶格的反铁磁结构以及 Eu 与 Mn 磁性之间相互作用的全面研究。磁化率、比热容测量以及磁衍射的温度依赖性表明，Eu 与 Mn 磁矩的反铁磁有序温度分别为 22 K 和 337 K。Eu 与 Mn 离子的磁矩均沿晶轴 方向取向，各自的磁传播矢量分别为 与 。经适当的中子吸收校正，在 3 K 下精修得到 Eu 与 Mn 离子的有序磁矩分别为 7.7(1) 与 4.1(1) 。此外，沿 轴施加磁场时 Eu 磁矩的自旋翻转（SF）相变被确认发生在临界场 B 5.3 T。我们还确定了 SF 相中 Eu 磁矩方向随外加磁场的演化。分别在 SF 相变起始处与 Eu 磁矩反铁磁有序处，观察到 Mn 的磁反射 (, 0, 1) 在磁场与温度依赖性上出现清晰的拐点。这明确指示了 Eu 与 Mn 磁性之间存在强耦合。这两个磁子晶格之间的相互作用，可为在这类磁性拓扑半金属中通过外场改变磁结构来调控狄拉克费米子提供新的可能。
引用
@article{arxiv.2003.08346,
title = {Magnetic structures, spin-flop transition and coupling of Eu and Mn magnetism in the Dirac semimetal EuMnBi$_2$},
author = {Fengfeng Zhu and Xiao Wang and Martin Meven and Junda Song and Thomas Mueller and Changjiang Yi and Wenhai Ji and Youguo Shi and Jie Ma and Karin Schmalzl and Wolfgang F. Schmidt and Yixi Su and Thomas Brückel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.08346},
year = {2020}
}
备注
15 pages, 12 figures, accepted by Physical Review Research