从第一性原理计算磁声相互作用
材料科学
2025-10-16 v2
摘要
对自旋波(磁子)动力学的建模对于推动自旋电子学和基于自旋的量子技术具有重要意义。磁子与晶格振动(声子)之间的相互作用限制了磁子传输的尺度。然而,量化这些相互作用仍然具有挑战性。本文展示了基于 ab initio Bethe-Salpeter 方程的磁声耦合的多体计算。我们推导了磁声耦合矩阵的表达式,并在二维铁磁体中对其进行计算,聚焦于氢化石墨和单层CrI3。我们的分析表明,电声相互作用和磁声相互作用存在显著差异,其中一些在电声耦合较弱时 exhibits strong mag-ph coupling (反之亦然),并揭示了哪些声子模式更强烈地与磁子耦合。在本研究的两种材料中,发现不可逆磁子松弛时间在强耦合声子发射阈值之上会骤减,从而定义了高效磁子传输的低能窗口。通过对该窗口进行平均,我们从第一性原理计算出温度依赖的磁子平均自由路长，这是自旋电子学的关键性能指标。展示的理论和计算工具使我们能够研究通用材料中的磁子相互作用、散射和动力学,从而推进磁系统和基于磁子和自旋的器件的设计。
引用
@article{arxiv.2502.05385,
title = {Magnon-phonon interactions from first principles},
author = {Khoa B. Le and Ali Esquembre-Kucukalic and Hsiao-Yi Chen and Ivan Maliyov and Yao Luo and Jin-Jian Zhou and Davide Sangalli and Alejandro Molina-Sanchez and Marco Bernardi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.05385},
year = {2025}
}