应变诱导 S = 3/2 反铁磁自旋链化合物 LaCrS3 的电子和磁相变
强关联电子
2024-01-02 v1 材料科学
摘要
探索低维自旋系统的物理及其压力驱动的电子和磁相变是现代凝聚态物理中蓬勃发展的研究领域。在此背景下，最近实验和理论研究了基于 Cr 的反铁磁化合物（如 CrI3、CrBr3、CrGeTe3）可能的自旋电子学应用。受这些材料的基础和工业重要性启发，我们理论上研究了一种较少被探索的基于 Cr 的硫族化合物 LaCrS3 的电子和磁性质，其中磁性 Cr3+ 离子的二维层形成矩形晶格。我们采用了密度泛函理论 + Hubbard U 方法，并结合约束随机相位近似（cRPA），后者用于估算 U 的强度。我们在常压下的发现表明，该系统表现出带隙为 0.5 eV 的半导体反铁磁基态，以及对应于标称 S=3/2 自旋态的大 Cr 磁矩。发现第一近邻（NN）原子间交换耦合（J1）是强反铁磁（AFM）的，而第二近邻耦合是相对较弱的铁磁（FM），使该系统成为一维无挫败反铁磁自旋链材料家族的候选者。基于轨道分辨相互作用，我们展示了尽管第一和第二近邻键长非常相似，但它们之间存在两种不同类型相互作用的原因。我们观察到显著的自旋轨道耦合效应，产生了有限的磁晶各向异性和 Dzyaloshinskii-Moriya (DM) 相互作用。此外，我们发现沿晶体学 a 轴和 b 轴施加单轴拉伸应变时，LaCrS3 表现出向半导体铁磁基态的磁相变，而压缩则导致新型无隙半导体反铁磁基态的实现。
引用
@article{arxiv.2401.00239,
title = {Strain induced electronic and magnetic transition in S = 3/2 antiferromagnetic spin chain compound LaCrS3},
author = {Kuldeep Kargeti and Aadit Sen and S. K. Panda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.00239},
year = {2024}
}
备注
Accepted in Phys. Rev. B