近零矩铁磁半导体 SmN 中的自旋/轨道矩不平衡
材料科学
2015-06-12 v1
摘要
SmN 在 27 K 以下呈铁磁性，其每个化学式单位 0.03 玻尔磁子的净磁矩是任何铁磁材料中发现的最小磁化强度之一。近零矩是 Sm3+ 离子 6H5/2 基态中几乎相等且相反的自旋矩和轨道矩的结果，这最终导致 SmN 铁磁态中离子的几乎完全抵消。在此，我们利用 Sm L2,3 边的 X 射线磁圆二色性探索了该化合物中的自旋排列。谱形与基于 LSDA+U（含 Hubbard-U 修正的局域自旋密度近似）能带结构的计算谱在定性上一致，尽管细节上仍存在差异，我们将这些差异归因于稀土 L 边的异常分支比。谱的符号确定了在磁场中 Sm 4f 自旋矩与磁场反平行排列；铁磁 SmN 中非常小的剩余矩与 4f 轨道矩平行排列，并与自旋矩反平行排列。对嵌入 GdN 中的极薄（1.5 nm）SmN 层的进一步测量显示了由于强 Gd-Sm 交换导致的相反排列，表明 SmN 矩可能通过约 0.5% 的 Gd 取代而进一步减小。
引用
@article{arxiv.1301.6829,
title = {Spin/orbit moment imbalance in the near-zero moment ferromagnetic semiconductor SmN},
author = {Eva-Maria Anton and B. J. Ruck and C. Meyer and F. Natali and Harry Warring and Fabrice Wilhelm and A. Rogalev and V. N. Antonov and H. J. Trodahl},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.6829},
year = {2015}
}