可调的亚晶格交换耦合驱动 Mn$_{3+x}$Ga$_{1-x}$C 中的磁性演化

我们研究了磁性和输运演化在 Mn$_{3+x}$Ga$_{1-x}$C ($0 \le x \le 0.60$) 中的情况，其中 Mn 在角位的 Ga 位点上取代，导致晶格收缩并抑制 Mn$_3$GaC 的反磁性有序。随着 $x$ 的增加，系统的磁性基态依次经历从反磁性态、经历可偏转的仰磁性态，转变为稳健的仰磁性态，并伴随磁有序温度的提升。磁化矩在 $x = 0.10$ 时达到最高值 3.63~$\mu_{\mathrm{B}}$/f.u.，而拓扑霍尔电阻在 $x = 0.20$ 时峰值达到 1.47~$\mu\Omega\cdot$cm，随后随着进一步掺杂而下降。第一性原理计算显示，在 $x = 0.20$ 时，面心 Mn 矩的偏转约为 $\sim\!40^{\circ}$，表明自旋扰动，而在更高的 $x$ 值时，面心 Mn 矩与角位 Mn 矩呈反平行排列。这些结果表明，亚晶格反磁性耦合支配着磁性转变和涌现的输运现象，从而为设计高有序温度反仰瓦特晶体提供了微观基础。