范德华化合物中的稳健层内反铁磁性与三临界性：VBr3 案例
材料科学
2023-10-13 v2 强关联电子
摘要
我们通过在高磁场下对单晶进行比热和磁化强度测量，以及专注于交换相互作用的 ab initio 密度泛函理论计算，研究了范德华反铁磁体 VBr3 的磁态和相变。其磁化行为类似于 Ising 反铁磁体，磁矩被强烈的单轴磁晶各向异性限制在面外方向。面外磁场引发了自旋翻转变磁转变，该转变在低温下为一级相变，而在较高温度下转变为连续相变。磁场-温度相图中的一级相变和连续相变部分在三临界点 = 12 K 处相遇。磁化强度对面内磁场的响应表现为连续的自旋重取向转变，该转变在 2 K 时终止于场 mu0Hc = 27 T 处，这可以作为 VBr3 各向异性场的估计值。变磁转变以上的磁化曲线饱和于相同的磁矩值 musat = 1.2 muB/f.u.，这远小于 V3+ 离子的纯自旋（S = 1）磁矩。这种减小的磁矩可以通过存在与自旋反平行的显著轨道磁矩来解释。轨道磁矩是导致观察到的大各向异性的机制的关键要素。对可能磁有序的精确能量评估明确表明，VBr3 的磁基态是层内 zigzag 反铁磁有序，这使得反铁磁基态相对于自旋翻转转变比其他选项稳定得多。计算还预测，Br 离子亚晶格的微小畸变会导致基态轨道占据的剧烈变化，这与轨道磁矩的形成及磁有序的稳定性有关。
引用
@article{arxiv.2303.11794,
title = {Robust intralayer antiferromagnetism and tricriticality in a van der Waals compound: VBr3 case},
author = {Dávid Hovančík and Marie Kratochvílová and Tetiana Haidamak and Petr Doležal and Karel Carva and Anežka Bendová and Jan Prokleška and Petr Proschek and Martin Míšek and Denis I. Gorbunov and Jan Kotek and Vladimír Sechovský and Jiří Pospíšil},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.11794},
year = {2023}
}