基于强关联系统的哈伯德模型,电子带宽的减少可以产生材料性质的实质性变化。修改带宽的一种方法是几何限制掺杂,即在材料中引入(薄)掺杂剂层。本文研究了LaVO $_3$ /SrVO $_3$超晶格的磁性,其中几何约束掺杂是由单层厚的SrVO $_3$薄膜产生的。与固溶体La $_{1-x}$ Sr $_x$ VO $_3$相比,这种超晶格在室温下具有有限的磁化强度。此外,超晶格的总磁化强度取决于LaVO $_3$层的厚度,表明在相邻掺杂剂层处出现的磁化强度的间接耦合。我们的研究结果表明,几何限制掺杂,就像它可以在超晶格中实现,揭示了一种方法,以诱导否则无法访问的阶段,甚至可能与一个大的温度范围。
英文摘要:
Based on the Hubbard model of strongly correlated systems, a reduction in the bandwidth of the electrons can yield a substantial change in the properties of the material. One method to modify the bandwidth is geometrically confined doping, i.e. the introduction of a (thin) dopant layer in a material. In this paper, the magnetic properties of LaVO$_3$/SrVO$_3$ superlattices, in which the geometrically confined doping is produced by a one monolayer thick SrVO$_3$ film, are presented. In contrast to the solid solution La$_{1-x}$Sr$_x$VO$_3$, such superlattices have a finite magnetization up to room temperature. Furthermore, the total magnetization of the superlattice depends on the thickness of the LaVO$_3$ layer, indicating an indirect coupling of the magnetization that emerges at adjacent dopant layers. Our results show that geometrically confined doping, like it can be achieved in superlattices, reveals a way to induce otherwise unaccessible phases, possibly even with a large temperature scale.
Local magnetism and spin correlations in the geometrically frustrated cluster magnet LiZn$_2$Mo$_3$O$_8$
LiZn $_2$ Mo $_3$ O $_8$已被提出包含$S~=~1/2$ Mo $_3$ O $_{13}$磁性团簇,其排列在具有反铁磁最近邻相互作用的三角晶格上。在这里,微波和太赫兹电子自旋共振(ESR)、$^7$ Li核磁共振(NMR)和μ子自旋旋转($μ\textrm{SR}$)光谱被用于表征LiZn $_2$ Mo $_3$ O $_8$的局部磁性。这些结果表明,在LiZn $_2$ Mo $_3$ O $_8$中的磁性来自于每个团簇的单个各向同性$S~=~1/2$电子,并且没有静态长程磁有序到$T~=~0.07\,\textrm{K}$。此外,有证据表明,随着温度的降低,自旋波动会减缓的无隙自旋激发。这些数据表明,强的自旋相关性,与以前的数据一起,提出了低温共振价键态的LiZn $_2$ Mo $_3$ O $_8$。
Exchange interactions and finite-temperature magnetism in (111)-oriented (LaMnO$_3$)$_{2n}$|(SrMnO$_3$)$_n$ superlattices
Institute of Physics, Nicolaus Copernicus University(尼古拉·哥白尼大学物理研究所);School of Physics, Engineering and Technology, University of York(约克大学物理、工程与技术学院);Department of Physics and Institute of Quantum Convergence and Technology, Kangwon National University(江原国立大学物理系及量子融合技术研究所);Department of Energy Technology, Korea Institute of Energy Technology (KENTECH)(韩国能源技术研究院能源技术部);Department of Physics and Astronomy, Uppsala University(乌普萨拉大学物理与天文系)
Magnetism in artificial Ruddlesden-Popper iridates leveraged by structural distortions
我们报道了由单层和双层SrIrO $_3$与SrTiO $_3$间隔组成的超晶格中磁相互作用的调谐。磁散射显示占主导地位的$c$轴反铁磁取向的磁矩的双层证明这些系统作为可行的人工类似物的散装Ruddlesden-Popper系列铱酸盐。在两种超晶格中均观察到磁振子能隙,双层中的能隙大小减小到其体结构类似物Sr $_3$ Ir $_2$ O $_7$的近一半。我们将此分配给修改的各向异性交换驱动的弯曲的$c$轴Ir-O-Ir键和随后的局部环境的变化,通过X射线衍射检测和使用自旋波理论建模。这些发现解释了即使是由虹膜状结构中的异质结构驱动的细微结构调制,也是如何通过自旋轨道耦合来驱动磁相互作用的巨大变化的。
Tunable critical supercurrent and spin-asymmetric Josephson effect in superlattices
将约瑟夫森效应与磁性或一般的自旋依赖性结合起来,创造了新的物理现象。自旋非对称约瑟夫森效应是一种被预言的现象,其中在约瑟夫森结上施加自旋相关的电势,诱导自旋极化的约瑟夫森电流。在这里,我们提出了一种方法来观察自旋非对称约瑟夫森效应与自旋相关的超晶格,可实现的,例如,在超冷原子气体中。我们表明,观察这种效果是可行的,通过数值研究的量子动力学系统在一维。此外,我们还证明了铁磁约瑟夫森结中临界超电流的增强或可调谐性[F. S. Bergeret,A. F. Volkov和K. B. Efetov,Phys. Rev. Lett. 86,3140(2001)]可以通过自旋非对称约瑟夫森效应来解释。
Frustrated Magnetism in FeGe$_3$O$_4$ with a Chiral Trillium Network
Michigan State University(密歇根州立大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Anhui University(安徽大学);University of Tennessee(田纳西大学);Oak Ridge National Laboratory(橡树岭国家实验室)
Modifications in the frustrated magnetism, oxidation state of Co and magnetoelectric coupling effects induced by a partial replacement of Ca by Gd in the spin chain compound Ca3Co2O6
Possible ferrimagnetism and ferroelectricity of half-substituted rare-earth titanate: a first-principles study on Y$_{0.5}$La$_{0.5}$TiO$_3$
具有钙钛矿结构的钛酸盐,包括铁电体(例如,BaTiO $_3$)和铁磁材料(例如,YTiO($_3$)是重要的功能材料。最近的理论研究预测了应变EuTiO $_3$和钛酸盐超晶格中的多铁性态,其中前者已经被实验证实。在这里,第一性原理计算进行调查Y半取代的LaTiO 3的结构,磁性和电子性质。我们的研究结果表明,由于固有的相竞争,Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的磁性敏感地依赖于其结构细节。最低能态是铁磁态,导致0.25 $μ_{\rm B}$ /Ti。此外,Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的某些构型表现出混合的非正常极化,这可以显著地受到磁性的影响,从而导致多铁性。由于取代的猝灭无序,具有随机A位离子的真正Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO 3材料可能表现出有趣的弛豫行为。
Peierls Transition and Magnetism in a Dirac Semimetal: CaMnBi$_2$
Brookhaven National Laboratory(布鲁克海文国家实验室);Ames National Laboratory(埃姆斯国家实验室);Iowa State University(爱荷华州立大学);Oak Ridge National Laboratory(橡树岭国家实验室);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院);Ruhr-University Bochum(波鸿鲁尔大学)