The double-exchange model, which has been extensively studied in the context of colossal magneto-resistance in perovskite manganese oxides, is known to exhibit a ferromagnetic metallic state at low temperatures because of the interplay between localized moments and itinerant electrons through the Hund's-rule coupling. Here we investigate numerically the ferromagnetic transition in the double-exchange model defined on the frustrated pyrochlore lattice as a simple model for ferromagnetic pyrochlore oxides. We demonstrate that the finite-size corrections are largely reduced by implementing averages over the twisted boundary conditions in the Monte Carlo simulation, which enables to estimate the ferromagnetic transition temperature in relatively small size clusters. The estimate is compared with that for the non-frustrated cubic lattice system.
Two Dimensional Kagome Correlations and Field Induced Order in the Ferromagnetic XY Pyrochlore Yb2Ti2O7
中子散射测量表明,铁磁XY烧绿石Yb 2 Ti 2 O 7在低温下表现出很强的准二维(2D)自旋关联,在适当的磁场作用下,这种关联让位于长程序(LRO).由于< 111 >这些2D自旋相关性沿方向的散射棒意味着立方烧绿石系统的磁分解成解耦的可果美平面。沿[1-10]方向施加约0.5 T的磁场,诱导向3D LRO状态的转变,其特征在于长寿命的色散自旋波。我们的测量绘制出一个复杂的低温场相图,这种异国情调的烧绿石磁铁。
Ferromagnetic - spin glass transition induced by pressure in the geometrically frustrated pyrochlore (Tb$_{1-x}$La$_x$)$_2$Mo$_2$O$_7$
本文用中子衍射和$μ$ SR研究了(Tb $_{1-x}$ La $_x$)$_2$ Mo $_2$ O $_7$高温超导体。Tb取代La使晶格膨胀,并引起从自旋玻璃状状态({ \itshape x}=0)到非共线铁磁体({ \itshape x}=0.2)的变化。在铁磁结构中,Tb矩的取向接近于它们的局部各向异性轴,而Mo矩的取向接近于净矩。$μ$ SR动力学弛豫速率在居里温度T $_C$处显示尖状峰,在T $^\star$ $<$ T $_C$处显示宽异常,表明局部或动力学性质的第二次转变。在压力下,长程有序被破坏,恢复到类似自旋玻璃的状态。这组数据提供了铁磁-自旋玻璃阈值区自旋关联和涨落的微观图像。
Fully filling-controlled pyrochlore ruthenates: emergent ferromagnetic-metal state and geometrical Hall effect
Mott绝缘体的载流子掺杂对于产生具有涌现特性的高度相关金属是必不可少的。焦绿石双烯酸盐Pr $_{2}$ Ru $_{2}$ O $_{7}$($4d$电子数,$n=4$)和Ca $_{2}$ Ru $_{2}$ O $_{7}$($n=3$)由于电子关联强,分别是Mott绝缘体和磁性坏金属.我们研究了(Pr $_{1-x}$ Ca $_{x}$)$_{2}$ Ru $_{2}$ O $_{7}$在整个带填充范围$0<x<1$内的磁输运性质。随着空穴掺杂$x$的增加,系统经历绝缘体-金属转变。当Ca $_{2}$ Ru $_{2}$ O $_{7}$掺杂电子($0.5<x<0.9$)时,Ru- $4d$自旋之间增强的耦合产生具有高达2%的大的铁磁霍尔角的铁磁金属相。从Hund金属的角度讨论了(Pr $_{1-x}$ Ca $_{x}$)$_{2}$ Ru $_{2}$ O $_{7}$的电子相变.
Gradual Localization of Itinerant Cobalt 3d Electrons in the Pyrochlore Ferromagnetic Metal LuInCo4
Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo(东京大学固体物理研究所);Department of Materials Science and Engineering, Kyoto University(京都大学材料科学与工程系);Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science, Kyoto University(京都大学辐射核科学综合研究所);Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University(东北大学先进材料跨学科研究所);Department of Molecular Chemistry and Biochemistry, Doshisha University(立命馆大学分子化学与生物化学系)
Nonconventional Spin Glass Transition in a Chemically Ordered Pyrochlore
本文报道了几何阻挫烧绿石Tb $_{2}$ Mo $_{2}$ O $_{7}$,$T$ $_{g}$ $\simeq$ 24 K中不寻常的自旋玻璃性质的研究。分析的非线性部分的直流和复杂的磁化率,附近的玻璃化转变制度,表明存在一个统计分布的弛豫时间在短程有序铁磁簇。此外,磁自旋在低于玻璃化转变温度时没有被充分冻结;显然,这是非线性磁化率的静态临界指数的非平衡标度行为的原因。我们的报告有望为理解具有短程铁磁相互作用的挫火辉石的冻结特性提供新的思路。
Ferromagnetic fragmented state in the pyrochlore Ho$_2$Ru$_2$O$_7$
Paul Scherrer Institut(保罗谢尔研究所);ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院);Institut Néel, CNRS & Univ. Grenoble Alpes(内尔研究所,法国国家科学研究中心与格勒诺布尔阿尔卑斯大学);ENS de Lyon, CNRS, Laboratoire de Physique(里昂高等师范学院,法国国家科学研究中心,物理实验室);Institut Laue Langevin(劳厄-朗之万研究所);ISIS Facility, Rutherford Appleton Laboratory-STFC(中子源设施,鲁瑟福阿普尔顿实验室-STFC);French American Center for Theoretical Science, CNRS, KITP, Santa Barbara(法美理论科学中心,法国国家科学研究中心,加州大学圣塔芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所)
Magnetic orders and topological phases from f-d exchange in pyrochlore iridates
从理论上研究了烧绿石铱酸盐R $_2$ Ir $_2$ O $_7$中的f-d磁交换作用。R $^{3+}$ f-电子由于晶场环境而形成局域化的磁偶极子,而Ir $^{4+}$ d-电子更巡回并且感受到强的自旋-轨道耦合。我们构建和分析一个极小模型捕捉这个物理,治疗的Ir子系统使用Hubbard型模型。在忽略Hubbard相互作用的情况下,我们发现了由f-d交换引起的Weyl半金属相和轴子绝缘体相。接下来,我们发现f-d交换可以与Hubbard相互作用合作,在更大的参数空间区域上稳定Weyl半金属,而不是单独由d电子相关引起。应用实验进行了讨论。
Magnetic and Structural Properties of A-Site Ordered Chromium Spinel Sulfides: Alternating Antiferromagnetic and Ferromagnetic Interactions in the Breathing Pyrochlore Lattice
Ab initio determination of spin Hamiltonians with anisotropic exchange interactions: the case of the pyrochlore ferromagnet Lu$_2$V$_2$O$_7$
我们提出了一个通用的框架,推导有效的自旋哈密顿关联磁系统的基础上的相对论从头计算密度泛函理论计算(DFT)的组合,精确对角化的广义Hubbard哈密顿有限集团和自旋投影到低能子空间。一个关键的动机是确定感兴趣的材料中的各向异性双线性交换耦合。作为一个例子,我们将这种方法应用到烧绿石Lu $_2$ V $_2$ O $_7$,其中钒离子形成角共享自旋1/2四面体的晶格。在该化合物中,各向异性的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用(Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用)在诱导磁振子霍尔效应中起重要作用。我们得到的最近邻海森堡交换,的的,和对称的各向异性交换张量的一部分的定量估计。最后,我们比较了Lu $_2$ V $_2$ O $_7$化合物的实验结果。
Theory of multiple--phase competition in pyrochlore magnets with anisotropic exchange, with application to Yb2Ti2O7, Er2Ti2O7 and Er2Sn2O7
磁性稀土烧绿石氧化物R2 M2 O 7家族在几何阻挫和自旋-轨道相互作用之间的相互作用的驱动下,导致磁矩及其相互作用的各向异性,从而导致各种各样的奇异现象。本文建立了具有各向异性交换作用的烧绿石磁体的一般对称性理论。从一个非常一般的模型的最近邻交换Kramers离子之间,我们发现四个不同的经典有序状态,所有与q=0,竞争与各种自旋液体和非常规形式的磁秩序。该模型的有限温度相图是由蒙特卡罗模拟确定的,并得到了经典自旋波计算的支持。我们特别注意的参数空间区域相关的广泛研究的材料Er 2 Ti 2 O 7,Yb 2 Ti 2 O 7,和Er 2Sn 2 O 7。我们发现,这些材料的许多最有趣的属性可以追溯到“偶然”的退化,不同的对称性相满足。这些包括有序的基态选择Er 2 Ti 2 O 7中的波动,在Yb 2 Ti 2 O 7中观察到的降维,和Er 2Sn 2 O 7中没有报道的磁序。我们还讨论了这一理论的其他烧绿石氧化物的应用。
Long-wavelength correlations in ferromagnetic titanate pyrochlores as revealed by small angle neutron scattering
我们对具有铁磁居里-外斯磁化率的立方稀土钛酸盐高温超导体家族的两个成员Yb $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$的单晶进行了小角中子散射测量。Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$被确定为显示典型的经典偶极自旋冰基态,而Yb $_2$ Ti $_2$ O $_7$被认为是量子自旋冰基态的候选者。虽然这两种材料都已经用中子散射技术进行了很好的研究,但以前都没有用小角中子散射(SANS)以单晶形式进行过探索。我们对Yb $_2$ Ti $_2$ O $_7$的研究结果表明,在$Θ_{CW}$ $\sim$ 0.50 K以下,具有明显的SANS特征:在倒易空间中沿$\langle 111 \rangle$方向延伸的漫散射棒,在温度接近$Θ_{CW}$时达到峰值的离棒散射,以及与T $_C$ $\sim$ 0.26 K相关的非常小角度的准布拉格散射。在最低温度下,准布拉格散射对应于有限范围的铁磁畴$\sim$ 140 $~$。我们解释的$\langle 111\rangle$棒的漫散射所产生的域边界之间的有限范围的铁磁畴。相反,Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$中的SANS信号在$\textbf{Q}$ =0附近的(HHL)平面内是各向同性的。然而,该整体SANS信号的强度具有类似于磁热容的温度依赖性,在3 K附近具有峰值。在…
Magnetic and transport properties in pyrochlore iridates (Y$_{1-x}$Pr$_x$)$_2$Ir$_2$O$_7$: The role of $f$-$d$ exchange interaction and $d$-$p$ orbital hybridization
$f$ - $d$磁交换作用被认为是烧绿石铱酸盐中许多奇异拓扑相的关键成分。本文研究了掺杂烧绿石铱酸盐(Y $_{1-x}$ Pr $_x$)$_2$ Ir $_2$ O $_7$的结构、磁性和电子性质的演变。除了几何阻挫,烧绿石铱酸盐还具有活跃的自旋-轨道耦合效应。Pr $^{3+}$(4 $f^2$)取代Pr Y $^{3+}$(4 $d^0$)作为磁性掺杂,这为研究$f$ - $d$交换相互作用而不改变Ir亚晶格提供了理想的平台。Pr掺杂后,体系保持了原有的立方结构对称性,但局域结构参数随掺杂浓度$x$的变化而变化。Y $_2$ Ir $_2$ O $_7$中的强磁绝缘态被大大削弱,而Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$($x$ = 1.0)显示出顺磁金属行为。对于$x$ = 0.8的样品,观察到金属-绝缘体转变。磁性和电子性质的这种演变被认为是由定域Pr-4 $f$和巡回Ir-5 $d$电子之间的交换相互作用以及由在XAS研究中观察到的Ir- $t_{2g}$和(基础)O-$p$轨道之间的增加的杂化引起的。绝缘材料的电阻率遵循幂律行为,其指数随$x$而减小。本系列样品在低温下表现出负的磁电阻效应,在较高的磁场下,磁电阻效应表现出二次场依赖性。
Tenth-order high-temperature expansion for the susceptibility and the specific heat of spin-s Heisenberg models with arbitrary exchange patterns: Application to pyrochlore and kagome magnets
Universal Dynamic Magnetism in Yb-Pyrochlores with Disparate Ground States
Yb_2B_2O_7(B = Sn,Ti,Ge)烧绿石型镱磁体的结构可用S_eff = 1/2的量子自旋来描述,该量子自旋由角共享四面体网络构成,并通过各向异性交换相互作用。在结构上,只有非磁性B位阳离子,因此主要是晶格参数,在整个系列中发生变化。尽管如此,一系列的磁性行为被观察到:在Yb 2 Ti 2 O 7和Yb 2Sn 2 O 7的低温磁性具有铁磁性的字符,而Yb 2Ge 2 O 7在低温下显示反铁磁有序的Neel状态。虽然静态性质的镱焦散石是不同的,非弹性中子散射测量揭示了一个共同的特点,他们的异国情调的自旋动力学。所有三种镱高温超导体都显示出无隙连续的自旋激发,类似于低Q下的过阻尼铁磁自旋波。此外,该系列的比热也遵循一个共同的形式,即在T_C或T_N处先有一个宽的高温异常,然后有一个急剧的低温异常。我们报告的新型自旋动力学仅与宽比热异常密切相关,在急剧异常中保持不变。这一结果表明,与锐异常有关的镱辉石岩的主要序参量是“隐藏的”,而不是简单的磁偶极子序。
Tetrahedrally ferromagnetic correlations and a glassy-freezing anomaly in the breathing pyrochlore magnet $\mathrm{AgInCr_4S_8}$ with partial $A$-site disorder
Tokyo University of Agriculture and Technology(东京农工大学);The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo(东京大学固体物理研究所);Kyoto University(京都大学)
Effective spin-1/2 exchange interactions in Tb$_2$Ti$_2$O$_7$
我们导出了烧绿石Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$中非Kramers Tb $^{3+}$态的有效自旋1/2交换模型.四个各向异性最近邻交换常数,以及下一个邻居交换常数推导出的有效模型。这项工作超越了独立的四面体模型,考虑所有最近邻交换路径的烧绿石晶格。交换常数的估计表明Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$是由量子自旋冰哈密顿量描述的。
The Evolution of Magnetism in a Thin Film Pyrochlore Ferromagnetic Insulator
Harvard University(哈佛大学);The Rowland Institute at Harvard(哈佛罗兰研究所);Leibniz Institute for Crystal Growth(莱布尼茨晶体生长研究所);EOT GmbH – Coherent(EOT有限公司-相干公司);Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory(先进光子源,阿贡国家实验室);Diamond Light Source(钻石光源);Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory(先进光源,劳伦斯伯克利国家实验室)
Unravelling competing microscopic interactions at a phase boundary: a single crystal study of the metastable antiferromagnetic pyrochlore Yb$_{2}$Ge$_{2}$O$_{7}$
我们报告了我们新合成的结构亚稳反铁磁烧绿石Yb $_{2}$ Ge $_{2}$ O $_{7}$单晶的非弹性中子散射测量。我们确定了四个最小允许的最近邻各向异性交换参数通过配合线性自旋波理论补充配合的高温比热。如此确定的交换参数与为$g$ -张量分量确定的值强烈相关,如先前对相关Yb烧绿石Yb $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$观察到的。为了解决这个问题,我们直接确定的$g$张量从电子顺磁共振的1% Yb掺杂的Lu $_{2}$ Ge $_{2}$ O $_{7}$,从而使交换参数的明确的确定。我们的研究结果表明,Yb $_{2}$ Ge $_{2}$ O $_{7}$非常接近反铁磁$Γ_5$相和张开铁磁相之间的经典相界。通过将我们的结果与最近的Yb $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$的结果并置,我们的工作表明,Yb烧绿石氧化物代表了理想的系统,用于研究接近经典相界的量子磁体。
First-principles calculations of magnetic states in pyrochlores using a source-corrected exchange and correlation functional
我们提出了第一性原理研究的自旋冰态在Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$使用磁源自由交换和相关功能,实施的Castep电子结构代码。通过比较从传统的本地自旋密度近似的结果,我们表明,自旋冰态Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$可以可靠地通过去除磁源的交换和相关贡献的潜力,我们对比这对其他挫烧绿石磁铁的计算基态。
Direct evidence for a dynamical ground state in the highly frustrated Tb$_2$Sn$_2$O$_7$ pyrochlore
对“有序自旋冰”Tb $_2$ Sn $_2$ O $_7$烧绿石化合物的粉末样品进行了MuSR实验。在基温(T=35mK),μ子弛豫具有动力学性质,表明在铁磁相变(T_C=0.87K)以下仍存在强涨落。长程序的暗示表现为μ子极化在外场作用下的振荡和T_C以下的滞后行为。我们提出了一个动态的和强相关的情况下,动力学的结果从大自旋团簇的波动与“有序自旋冰”的结构。
Lifshitz metal-insulator transition induced by the all-in/all-out magnetic order in the pyrochlore oxide Cd2Os2O7
我们研究的金属-绝缘体转变(MIT)的锇烧绿石氧化物Cd 2 Os 2 O 7通过运输和磁化测量。在227 K时,MIT和向全进/全出(AIAO)序的磁转变同时发生。我们提出了一个机制的基础上诱导的AIAO磁序可能通过强自旋轨道耦合在特定的半金属能带结构的Lifshitz转变。它建议,此外,两个观察到的难题,一个有限的电导率T = 0附近和弱铁磁矩的出现,不是散装的属性,但起源于磁畴壁之间的两种AIAO域。
Nonequilibrium low temperature phase in pyrochlore iridate Y$_2$Ir$_2$O$_7$: Possibility of glass-like dynamics
几何阻挫效应和自旋轨道耦合效应共同影响着烧绿石基铱氧化物的性质。本文研究了烧绿石铱酸盐Y $_2$ Ir $_2$ O $_7$的结构、磁性、热力学和输运性质。磁化强度数据显示,在温度$T_{irr}$ $\sim$ 160 K附近出现磁不可逆性,然而,在低于$T_{irr}$的温度下没有观察到长程型铁磁有序的迹象。比热数据显示在$T_{irr}$上没有明显的异常,数据分析表明在费米能级上有相当大的态密度。随温度变化的X-射线衍射测量表明,在结构对称性没有变化到低温。另一方面,该材料显示出类似于玻璃态动力学的显著弛豫和老化行为。在这个高度绝缘的系统中的电子电荷输运被发现遵循幂律依赖与温度。该材料表现出负磁电阻效应,并用量子干涉效应解释了这一现象。