受扰三维系统CaMn2P2中的Néel亚序、自旋螺旋与自旋液态 ground state：DFT+U与自旋动力学研究

我们利用第一性原理计算结合自旋动力学仿真研究了受扰三维系统CaMn2P2的磁性基态和相变。我们的DFT+U计算表明CaMn2P2具有间接带隙半导体基态，Mn2+电子构型局域化且自旋轨道耦合效应可忽略。计算得到的交换相互作用表明，磁性行为可由各向同性Heisenberg哈密顿量描述。在该模型中，有两种主要的耦合：NN相互作用J1沿c轴连接两个Mn层，NNJ2位于a-b平面上，其中Mn离子形成六角形层结构。我们的结果表明，J1和J2都是反铁磁性的，因而J2由于Mn离子在平面上的三角几何结构而导致受扰。J1被发现促进了长程反铁磁有序，而J2则导致自旋canting和无序。我们的自旋波分析确认该系统稳定于一个具有传播向量q = (1/6, 1/6, 0)的自旋螺旋基态，与中子衍射实验一致。通过调节J2/J1比例，我们构建了相图，揭示了从共线Néel反铁磁态向不同自旋螺旋相，最终到大受扰下的无序相的转变。原子尺度的自旋动力学仿真捕捉了磁性随温度的演化，能够较好地再现实验测量的磁性数据。此外，对于较大的J2/J1比例，我们识别出一种低温相具有缓慢的自旋松弛和持续的波动，表明其具有类似自旋液态的特征。我们的研究提供了对受扰诱导磁性在CaMn2P2中的理解，并将其确立为J1-J2模型在三维晶格中探索新兴磁相的实现。