关于多铁性 Skyrmion 宿主材料 GaV$_4$S$_8$
强关联电子
2017-12-14 v1 材料科学
摘要
缺位尖晶石 GaVS 在 44 K 时表现出轨道有序，并在 12.7 K 以下显示出复杂的磁相图，包括铁磁和摆线自旋有序。在低但有限的外加磁场下，该材料中形成 Néel 型 Skyrmion。Skyrmion 是涡旋状自旋涡旋，因其非平凡的自旋拓扑而受到极大的理论关注，也被认为是新数据存储技术的基本实体。有趣的是，我们发现轨道有序相表现出相当大的铁电极化，并且在包括 Skyrmion 晶格相在内的所有磁相中都出现了额外的自旋驱动极化。因此，GaVS 表现出同时的磁有序和极性有序，属于多铁性材料类，这类材料近年来引起了极大的关注。在此，我们总结了 GaVS 磁性、电子和介电性质的现有实验信息。通过进行详细的磁化率、电阻率、比热和介电实验，我们补充了低温相图。具体而言，我们表明 GaVS 的低温低场基态似乎具有比纯共线铁磁自旋有序更复杂的自旋组态。此外，在结构 Jahn-Teller 相变处，磁交换相互作用从反铁磁变为铁磁。我们还提供了实验证据，表明 GaVS 中的钒 V 团簇可以被视为自旋为 1/2 的分子单元。然而，在高温下磁化率出现偏差，表明钒原子的磁矩独立涨落，或者 V 分子的激发态变得相关。
引用
@article{arxiv.1606.04511,
title = {On the multiferroic skyrmion-host GaV4S8},
author = {S. Widmann and E. Ruff and A. Günther and H. -A. Krug von Nidda and P. Lunkenheimer and V. Tsurkan and S. Bordács and I. Kézsmárki and A. Loidl},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.04511},
year = {2017}
}
备注
17 pages, 10 figures, submitted to Phil. Mag