Ce 掺杂 SmCrO$_3$ 的自旋重取向动力学与强自旋-声子耦合

我们报道了 Ce$^{3+}$ 掺杂对 SmCrO$_3$ 钙钛矿磁结构与声子动力学的影响。磁景观由长程倾斜反铁磁（AFM）主导，其 Neel 温度约为 196 K，并伴随 42 K 处的自旋重取向转变 $T_{SRPT}$。在 Sm$_{0.9}$Ce$_{0.1}$CrO$_3$ (SCCO) 中，Sm$^{3+}$ 位点的 Ce$^{3+}$ 掺杂通过渐进式交叉将弱铁磁 (FM) $\Gamma_4$ 态转变为稳健的 AFM $\Gamma_1$ 构型。这种 $\Gamma_1$(AFM) 与 $\Gamma_4$ (WFM) 磁自旋构型的共存导致了增强的高矫顽场与显著的交换偏置场 $H_{\mathrm{EB}} \sim 2$ kOe。Cr$^{3+}$ 的纯自旋驱动磁晶各向异性与 Sm$^{3+}$、Ce$^{3+}$ 的自旋轨道驱动磁矩在 SCCO 中通过 $A_{1g}(6)$ 模式展现出自旋-声子耦合，这与同构磁系统的温度相关光谱特征一致，且在 SCCO 中相当显著，这与 SCCO 中较高的结构畸变相符。这些结果表明，位点特异性的 R$^{3+}$ 掺杂调制了晶格畸变、自旋-声子耦合与自旋轨道相互作用，为优化钙钛矿以适用于多种自旋电子学应用提供了途径。