自旋-晶格耦合对 PdFe/Ir(111) 天魔子系统动态磁相互作用的微观效应

PdFe/Ir(111) 因在外磁场下存在磁天魔子(skyrmion)而备受下一代自旋电子器件的关注。我们的密度泛函理论计算结合自旋动力学模拟表明,fcc 堆叠的 PdFe/Ir(111) 中的自旋螺旋相在 B$_{ext} \sim$ 6 T 附近翻转为天魔子晶格相。这导致从微观上理解该天魔子材料中受本征自旋-晶格耦合(SLCs)影响的用于磁机械性质的热力学与动力学行为。此处我们从第一性原理计算完全相对论性 SLC 参数,并研究 SLC 对天魔子多层膜 PdFe/Ir(111) 中动态磁相互作用的影响。该材料中来自次近邻(NN)的交换相互作用高度受阻挫,并负责增强天魔子稳定性。我们报道了相较于最近邻(NN),SLC 对次近邻的动态海森堡交换和 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用具有更大的自旋-晶格效应,这与近期在块体 bcc Fe 和 CrI$_3$ 单层中所观测到的自旋-晶格效应相反。基于我们的分析,发现与 bcc Fe 相比,PdFe/Ir(111) 的 fcc(hcp) 堆叠中 SLC 的有效度量对于最近邻和次近邻分别强约 2.71(约 2.36)和约 14.71(约 21.89)倍。SLC 参数的位移线性区间为 $\leq$ 0.02 {\AA},即 PdFe/Ir(111) 晶格常数的 0.72%。我们当前研究提供的 SLC 微观理解有助于基于天魔子多层膜热力学性质设计自旋电子器件。