基于第一性原理自旋螺旋计算的二维过渡金属卤化物中的II型多铁序
材料科学
2023-06-14 v1 强关联电子
摘要
我们对实验上已知为范德华键合体材料的二维过渡金属卤化物中的自旋螺旋基态进行了计算搜索。这种自旋螺旋打破了晶格的旋转对称性，并导致极化轴与磁序强耦合的极性基态（II型多铁体）。我们应用广义布洛赫定理并结合非共线密度泛函理论计算，以找到使能量最小化的螺旋矢量，然后引入自旋轨道耦合来计算自旋平面相对于螺旋矢量的择优取向。我们发现了多种磁序，包括铁磁序、条纹反铁磁序、120°非共线结构以及非公度自旋螺旋。后两者引入了极性轴，并且存在于本文所考虑的大多数材料中。通过执行包含自旋轨道耦合的完整超胞弛豫，我们计算了非公度自旋螺旋的自发极化，结果表明诱导极化强烈依赖于螺旋平面的取向。我们还测试了哈伯德修正对结果的影响，发现对于大多数材料，LDA+U的结果与LDA在定性上一致。一个例外是Mn卤化物，如果包含哈伯德修正，它们表现出非公度自旋螺旋基态，而裸LDA则给出120°非共线基态。
引用
@article{arxiv.2301.05107,
title = {Type II multiferroic order in two-dimensional transition metal halides from first principles spin-spiral calculations},
author = {Joachim Sødequist and Thomas Olsen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.05107},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 7 figures, Supplmentary: 4 pages, 4 figures