二维铁磁体 CrBr$_3$ 中的拓扑磁子绝缘体自旋激发
强关联电子
2021-07-07 v1
摘要
拓扑磁子是电子系统中拓扑费米子的玻色类比,已被理论广泛研究但鲜有实验实现。本文通过对二维铁磁体 CrBr 单晶进行非弹性中子散射测量,全面绘制了磁激发谱。该材料此前被归类为在狄拉克点处线性能带交叉的狄拉克磁子半金属,我们发现其磁子的声学支与光学支在 K 点存在约 3.5~meV 的明显能隙。通过实验与基于第一性原理计算获得的五轨道 Hubbard 模型推导交换参数的理论计算协作,我们发现包含海森堡交换相互作用、次近邻 Dzyaloshinskii-Moriya (DM) 相互作用和单离子各向异性的哈密顿量更适于描述该体系。利用该模型的计算表明,被能隙分隔的上下磁子带具有 的陈数。这些结果表明 CrBr 是一个拓扑磁子绝缘体,其非平庸能隙源于 DM 相互作用。
引用
@article{arxiv.2107.02486,
title = {Topological magnon insulator spin excitations in the two-dimensional ferromagnet CrBr$_3$},
author = {Zhengwei Cai and Song Bao and Zhao-Long Gu and Yi-Peng Gao and Zhen Ma and Yanyan Shangguan and Wenda Si and Zhao-Yang Dong and Wei Wang and Yizhang Wu and Dongjing Lin and Jinghui Wang and Kejing Ran and Shichao Li and Devashibhai Adroja and Xiaoxiang Xi and Shun-Li Yu and Xiaoshan Wu and Jian-Xin Li and Jinsheng Wen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.02486},
year = {2021}
}
备注
Version as published in PRB Letter, main text 7 pages, supplementary materials 6 pages