Квантовые эффекты при спин-флоп переходе в топологическом антиферромагнитном изоляторе MnBi2Te4

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Показано, что экспериментально обнаруженные особенности низкотемпературного поведения намагниченности во внешнем магнитном поле, ориентированном перпендикулярно слоям ионов марганца топологического антиферромагнетика MnBi2Te4, обусловлены квантовыми эффектами, индуцированными недиагональным характером тригональной компоненты кристаллического поля. При этом аномальное возрастание намагниченности материала до спин-флоп перехода, а также после него в фазе “схлопнутых” подрешеток объясняется подавлением вкладов от квантовых эффектов. Сопоставление результатов теоретического анализа с данными эксперимента позволило уточнить параметры эффективной спиновой модели MnBi2Te4 и установить важную роль отмеченной тригональной компоненты.

Об авторах

В. В Вальков

Институт физики им. Л.В.Киренского, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Email: vvv@iph.krasn.ru
Красноярск, Россия

А. О Злотников

Институт физики им. Л.В.Киренского, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

А. Гамов

Институт физики им. Л.В.Киренского, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

Н. А Федорова

Институт физики им. Л.В.Киренского, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

Ф. Н Томилин

Институт физики им. Л.В.Киренского, Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

Список литературы

  1. D. Zhang, M. Shi, T. Zhu, D. Xing, H. Zhang, and J. Wang, Phys. Rev. Lett. 122, 206401 (2019).
  2. M. M. Otrokov, I. I. Klimovskikh, H. Bentmann et al. (Collaboration), Nature 576, 416 (2019).
  3. J. Li, Y. Li, S. Du, Z. Wang, B.-L. Gu, S.-C. Zhang, K. He, W. Duan, and Y. Xu, Sci. Adv. 5, eaaw5685 (2019).
  4. Y. Gong, J. Guo, J. Li et al. (Collaboration), Chin. Phys. Lett. 36, 076801 (2019).
  5. S. Li, T. Liu, C. Liu, Y. Wang, H.-Z. Lu, and X. C. Xie, National Science Review 11, nwac296 (2023).
  6. J.-Q. Yan, Q. Zhang, T. Heitmann, Z. Huang, K. Y. Chen, J.-G. Cheng, W. Wu, D. Vaknin, B. C. Sales, and R. J. McQueeney, Phys. Rev. Mater. 3, 064202 (2019).
  7. B. Li, J.-Q. Yan, D. M. Pajerowski, E. Gordon, A.-M. Nedi, Y. Sizyuk, L. Ke, P. P. Orth, D. Vaknin, and R. J. McQueeney, Phys. Rev. Lett. 124, 167204 (2020).
  8. А.М. Шикин, Д. А. Естюнин, Д. А. Глазкова, С.О. Фильнов, И.И. Климовских, Письма в ЖЭТФ 115, 241 (2022).
  9. A. M. Shikin, D. A. Estyunin, I. I. Klimovskikh et al. (Collaboration), Sci. Rep. 10, 13226 (2020).
  10. D. A. Glazkova, D. A. Estyunin, A. S. Tarasov, N. N. Kosyrev, V. A. Komarov, G. S. Patrin, V. A. Golyashov, O. E. Tereshchenko, K. A. Kokh, A. V. Koroleva, and A. M. Shikin, Crystallogr. Rep. 69, 79 (2024).
  11. Y. Li, Z. Jiang, J. Li, S. Xu, and W. Duan, Phys. Rev. B 100, 134438 (2019).
  12. J. Li, J. Y. Ni, X. Y. Li, H.-J. Koo, M.-H. Whangbo, J. S. Feng, and H. J. Xiang, Phys. Rev. B 101, 201408 (2020).
  13. В. В. Вальков, А. О. Злотников, А. Гамов, Письма в ЖЭТФ 118, 330 (2023).
  14. Y.-J. Hao, P. Liu, Y. Feng et al. (Collaboration), Phys. Rev. X 9, 041038 (2019).
  15. Y. Lai, L. Ke, J. Yan, R. D. McDonald, and R. J. McQueeney, Phys. Rev. B 103, 184429 (2021).
  16. Y. Liu, L.-L. Wang, Q. Zheng, Z. Huang, X. Wang, M. Chi, Y. Wu, B. C. Chakoumakos, M. A. McGuire, B. C. Sales, W. Wu, and J. Yan, Phys. Rev. X 11, 021033 (2021).
  17. M. Sahoo, I. J. Onuorah, L. C. Folkers et al. (Collaboration), Advanced Science, doi: 10.1002/advs.202402753 (2024).
  18. S. X. M. Riberolles, Q. Zhang, E. Gordon, N. P. Butch, L. Ke, J.-Q. Yan, and R. J. McQueeney, Phys. Rev. B 104, 064401 (2021).
  19. R. Fukushima, V. N. Antonov, M. M. Otrokov et al. (Collaboration), Phys. Rev. Mater. 8, 084202 (2024).
  20. С. А. Альтшулер, Б. М. Козырев, Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов переходных групп, Наука, М. (1972).
  21. А. К. Звездин, В. М. Матвеев, А.А. Мухин, А. И. Попов, Редкоземельные ионы в магнитоупорядоченных кристаллах, Наука, М. (1985).
  22. J. Hubbard, Proc. Roy. Soc. A285, 542 (1965).
  23. Р. О. Зайцев, ЖЭТФ 68, 207 (1975).
  24. Р. О. Зайцев, ЖЭТФ 70, 1100 (1976).
  25. А. А. Абрикосов, Л. П. Горьков, И. Е. Дзялошинский. Методы квантовой теории поля в статистической физике, Физматлит, М. (1962).
  26. А. С. Боровик-Романов, Антиферромагнетизм, в кн. Антиферромагнетизм и ферриты, Изд-во АН СССР, М. (1962), с. 5.
  27. А. Г. Гуревич, Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, Наука, М. (1973).
  28. А. И. Смирнов, УФН 186, 633 (2016).
  29. Л. Е. Свистов, А. И. Смирнов, Л. А. Прозорова, О. А. Петренко, А. Я. Шапиро, Л. Н. Демьянец, Письма в ЖЭТФ 80, 231 (2004).
  30. Л. Е. Свистов, Л. А. Прозорова, А. М. Фарутин, А. А. Гиппиус, К. С. Охотников, А. А. Буш, К. Е. Каменцев, Э. А. Тищенко, ЖЭТФ 135, 1151 (2009).
  31. Ю. А. Изюмов, М. И. Кацнельсон, Ю. Н. Скрябин, Магнетизм коллективизированных электронов, Физматлит, М. (1994).
  32. В. В. Вальков, С. Г. Овчинников, Квазичастицы в сильно коррелированных системах, Изд-во СО РАН, Новосибирск (2001).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024