自旋轨道耦合反铁磁体中横向磁化理论

某些反铁磁体在磁场下除发展出常规平行于场的磁化外，还会发展出垂直于场的磁化。迄今，横向磁化（TM）被归因于自旋倾斜效应或团簇磁多极序的存在。然而，基于微观理解的 TM 一般理论仍缺失。此处，我们通过考虑由自旋轨道耦合引起的具自旋各向异性的经典自旋哈密顿量，构建具团簇磁多极序反铁磁体中 TM 的一般微观理论。首先，由一般对称性分析，我们表明仅当除反幺正镜面、反幺正二重旋转与反演对称外所有晶格对称均破缺时，TM 才可出现。此外，通过分析自旋哈密顿量，我们表明当自旋哈密顿量的简并基态流形离散时，TM 总会出现。另一方面，当简并基态流形连续时，TM 一般不出现，除非在单离子各向异性下磁场方向与自旋构型满足特定几何条件。最后，我们表明 TM 可诱导反常平面霍尔效应，一种可用于探测多极反铁磁结构的独特输运现象。我们相信，我们的理论为理解具复杂磁结构反铁磁体的反常磁响应提供了有用指南。