单层 CrI$_3$ 的轨道分辨铁磁性
强关联电子
2021-01-14 v1
摘要
少层 CrI 是近年来备受关注的二维(2D)铁磁体中最著名的例子。尽管从理论与实验两方面理解二维磁体性质已取得大量进展，铬卤化物中面内磁有序形成的机制仍存争议。本文中，我们提出单层 CrI 中铁磁性的微观轨道分辨描述。从第一性原理计算出发，我们构建了各向同性海森堡交换相互作用的低能模型。我们发现 CrI 中长程磁有序存在两种竞争贡献：(i) Cr 原子半填充 轨道间的反铁磁 Anderson 超交换；以及 (ii) 由 Kugel-Khomskii 机制主导的铁磁交换，涉及半填充 与空 轨道间的跃迁。利用数值计算，我们估计了动量空间中的交换相互作用，从而得以重建自旋波谱并估算居里温度。与最近邻有效模型相反，我们的计算表明自旋波谱在 5–7 meV 处存在尖锐共振，具体取决于垂直偏置电压。我们对单层 CrI 居里温度的估算为 55–65 K，与实验数据吻合良好。
引用
@article{arxiv.1912.11828,
title = {Orbitally-resolved ferromagnetism of monolayer CrI$_3$},
author = {I. V. Kashin and V. V. Mazurenko and M. I. Katsnelson and A. N. Rudenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.11828},
year = {2021}
}