4f 反铁磁体的超快退磁动力学
材料科学
2025-02-18 v1
摘要
我们结合密度泛函理论与原子级自旋及自旋-晶格动力学模拟，研究了 LnRhSi（Ln Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho）反铁磁体（AFM）在激光脉冲激发后的超快退磁动力学。首先，我们利用磁力定理计算了 Heisenberg 相互作用，并比较了两种方法：将稀土的 态视为冻结芯态，或视为添加了关联校正的价态。我们发现，对于大多数系统，在预测的居里温度方面存在显著的定量差异，尤其是对于稀土阳离子轨道矩较大的系统。这可归因于 态通过 Si 态产生的间接相互作用的重要性，该相互作用取决于 态的结合能，并与由传导态介导的 RKKY 型相互作用共存。然而，在定性上，两种方法在预测低温下的 AFM 有序方面是一致的。在第二步中，将原子级动力学模拟与保持热量的双温模型相结合，从而能够计算磁化动力学模拟过程中的自旋温度和电子温度。尽管退磁时间差异很大，但所有研究的 LnRhSi AFM 的磁化动力学均表现出相似的两步行为，特别是先快速下降随后缓慢退磁。我们观察到，在低激光通量下，退磁幅度与激光通量呈线性关系，这与实验观测一致。我们还使用耦合的原子级自旋-晶格动力学模拟和保持热量的三温模型研究了晶格动力学对超快退磁的影响，这证实了磁化对激光通量的线性依赖关系。
引用
@article{arxiv.2502.10726,
title = {Ultrafast demagnetization dynamics of 4f antiferromagnets},
author = {Maryna Pankratova and Vladislav Borisov and Danny Thonig and Rohit Pathak and Yoav William Windsor and Laurenz Rettig and Olle Eriksson and Arthur Ernst and Anders Bergman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.10726},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 12 figures