由紫外拉曼光谱测定的氧化镍中的自旋-声子耦合
材料科学
2019-03-20 v1 强关联电子
摘要
氧化镍（NiO）因其在从电化学到太阳能电池等多种应用中被广泛研究 [1,2]。近年来，NiO 作为用于自旋电子器件的反铁磁（AF）绝缘体材料引起了极大关注 [3-10]。理解 NiO 中的自旋-声子耦合是其功能化的关键，并使 AF 自旋电子学实现超高速度和低功耗耗散的承诺成为可能 [11,12]。然而，尽管 NiO 作为典型的 AF 绝缘体和研究关联电子系统的基准材料，关于其自旋-声子相互作用及相关的能量耗散通道却知之甚少。此外，关于 NiO 中电子、声子和磁振子能量的实验值与理论值之间的巨大差异，长期以来一直存在争议 [13-23]。这一知识空白由 NiO 的光学选择定则、高 Néel 温度以及磁振子带在可见拉曼光谱中的主导地位所解释，这排除了用常规方法研究此类相互作用的可能性。在此我们表明，通过使用紫外（UV）拉曼光谱，可以提取 NiO 中的自旋-声子耦合系数。我们确定，与其他材料不同，Ni 原子的自旋与纵向光学（LO）声子的相互作用强于与横向光学（TO）声子的相互作用，并对声子能量产生相反的影响。自旋-声子耦合的这些特性与密度泛函理论计算给出的趋势相一致。所得结果揭示了 AF 绝缘体中自旋-声子耦合的本质，并可能有助于开发创新的自旋电子器件。
引用
@article{arxiv.1710.06386,
title = {Spin - Phonon Coupling in Nickel Oxide Determined from Ultraviolet Raman Spectroscopy},
author = {E. Aytan and B. Debnath and F. Kargar and Y. Barlas and M. M. Lacerda and J. X. Li and R. K. Lake and J. Shi and A. A. Balandin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.06386},
year = {2019}
}
备注
16 pages; 2 figures