Magnetic anisotropy and exchange paths for octa- and tetrahedrally coordinated Mn$^{2+}$ ions in the honeycomb multiferroic Mn$_2$Mo$_3$O$_8$
通过磁化强度、磁矩和THz吸收光谱测量，研究了极性亚铁磁体Mn $_2$ Mo $_3$ O $_8$在三种磁有序相中的静态和动态磁性.所观察到的自旋波共振的磁场依赖性，包括布里渊区中心和区边界激发，磁化强度和扭矩，以及描述了一个扩展的两个亚晶格反铁磁经典平均场模型。在这个轨道淬灭系统中，竞争弱易平面和易轴单离子各向异性的两个晶体学网站确定从模型和分配到四面体和八面体网站，分别通过从头计算。
2020-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exchange interactions and spin dynamics in the layered honeycomb ferromagnet CrI$_3$
我们推导了菱形CrI $_3$的微观自旋哈密顿量，采用广泛的第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，其中包括自旋轨道耦合和Hubbard U。我们的计算表明，占主导地位的最近邻铁磁海森堡交换较弱的进一步邻居海森堡条款。此外，我们还发现了一个Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，它主要驱动狄拉克点处自旋波谱中的拓扑间隙，并揭示了S=3/2 Cr矩之间不可忽略的反铁磁Kitaev耦合。面外磁矩由弱对称键依赖项和局部单离子各向异性稳定。使用线性自旋波理论，我们发现我们的交换参数是在合理的非弹性中子散射（INS）实验吻合。采用经典的蒙特卡罗模拟，我们研究了磁相变温度$T_c$和它的演变与施加面内磁场。我们进一步演示了如何未来的高分辨率INS实验的磁振子分散的单晶在平面内的磁场可用于定量提取的反铁磁Kitaev交换耦合的强度。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-waves in 2D honeycomb lattice $XXZ$-type van der Waals antiferromagnet CoPS$_3$
利用粉末非弹性中子散射测量了二维蜂窝晶格范德华反铁磁体CoPSPDMATHABMM的磁激发。清晰的色散自旋波观察到一个大的自旋间隙~13 meV。假设蜂窝层之间没有磁交换，使用具有单离子各向异性的$XXZ$型$J_1-J_2-J_3$海森堡哈密顿量来拟合磁振子谱。最佳拟合参数显示最近邻和次最近邻的铁磁交换$J_1=-2.08$ meV和$J_2=-0.26$ meV以及具有强易轴各向异性$K=-2.06$ meV的第三近邻的相当大的反铁磁交换$J_3=4.21$ meV。合适的拟合只能通过各向异性$XXZ$型哈密顿量来实现，其中面外分量的交换相互作用比面内分量的交换相互作用小一个比率$α=J_z/J_x=0.6$。此外，在30 meV附近不存在自旋轨道激子表明CoPS $_3$中的Co $^{2+}$离子具有$S=3/2$态而不是自旋轨道纠缠$J_\rm{eff}=1/2$基态。我们的结果直接表明，CoPS $_3$是一个实验实现的$XXZ$模型与蜂窝晶格的二维vdW磁铁。
2020-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chirality-selective topological magnon phase transition induced by interplay of anisotropic exchange interactions in honeycomb ferromagnet
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Nantong University（南通大学）
研究发现，通过Dzyaloshinsky-Moriya相互作用和伪偶极相互作用的复杂相互作用，在蜂窝铁磁体中诱导出手性选择性的拓扑磁子相变，伴随体隙关闭和重新打开，以及能带反转，为磁子热霍尔电导率的符号变化提供了新的操控方法。
2025-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic excitations from the hexagonal spin clusters in the S = 1/2 distorted honeycomb lattice antiferromagnet Cu2(pymca)3(ClO4)
该研究通过非弹性中子散射和精确对角化方法，研究了畸变蜂窝反铁磁体Cu2(pymca)3(ClO4)的磁激发，确定了簇间耦合约为簇内相互作用的20%，并提出了解释各向异性交换相互作用的模型。
2025-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A theory of the quantum spin liquid in the hyper-honeycomb metal-organic framework [(C$_2$H$_5$)$_3$NH]$_2$Cu$_2$(C$_2$O$_4$)$_3$ from first principles
利用Wannier轨道重叠建立了[（C $_2$ H $_5$）$_3$ NH] $_2$ Cu $_2$（C $_2$ O $_4$）$_3$的紧束缚模型.在Jahn-Teller扭曲的Cu中心$e_g$ Wannier轨道中引入相互作用，可以得到一个有效的海森堡模型。超蜂窝晶格包含两个对称的铜原子排列在耦合链不同的子晶格。一个子晶格是强二聚的，另一个形成各向同性反铁磁链。积分出最强的（二聚体内）交换相互作用，留下极弱耦合的海森堡链，与观察到的低温物理相一致。
2018-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A new spin-anisotropic harmonic honeycomb iridate
莫特绝缘体的物理学是从高温超导到奇异磁性等各种现象的基础。虽然电子自旋和定域轨道的结构在这个物理学中起着关键作用，但在大多数系统中，它们只是间接地联系在一起--通过泡利不相容原理和库仑相互作用。铱基氧化物（铱酸盐）通过引入强的自旋-轨道相互作用为这个问题打开了另一个维度，使得莫特物理具有强的轨道特征。在层状蜂窝状虹彩中，这被认为会产生高度自旋各向异性的相互作用，将自旋取向耦合到给定的空间交换方向，并导致强烈的受抑磁性。从这种相互作用中产生新物理的潜力已经引起了许多科学上的兴奋，最近在寻找新的量子自旋液体，首先由Kitaev \cite{kitaev_anyons_2006}讨论。在这里，我们报告了一个新的铱酸盐结构，具有相同的局部连接的分层蜂窝，但在一个三维的框架。磁化率的温度依赖性表现出惊人的磁各向异性的重新排序，提供证据的高度自旋各向异性交换相互作用。此外，这种材料的基本结构单元表明了一种新的结构家族的可能性，即“谐波蜂窝”铱酸盐。因此，这种化合物提供了一个独特的和令人兴奋的一瞥到一类新的强自旋轨道耦合莫特绝缘体的物理。
2014-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Topological paramagnetic excitons of localized f electrons on the honeycomb lattice
研究蜂窝晶格上局域f电子的顺磁激子，通过对称性分析和Bogoliubov方法计算色散，发现xy模型支持非平庸拓扑态及无需磁有序的拓扑边缘态。
2023-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A First-Principles Study of Defects and Adatoms in Silicon Carbide Honeycomb Structures
采用第一性原理平面波方法研究了二维单层碳化硅（SiC）蜂窝结构及其准一维扶手椅型纳米带的力学、电学和磁学性质。为了揭示尺寸效应，本文还对SiC的三维体相和一维原子链进行了简要的研究。计算的键长，内聚能，电荷转移和带隙显示出明显的维度效应。基于声子频率计算的稳定性分析表明，二维SiC单层在平面几何结构中是稳定的。我们发现蜂窝状结构的2D SiC单层及其裸露的和氢钝化的纳米带是离子的、非磁性的、宽带隙半导体。在自能修正后，带隙进一步增加。使用应变能计算的机械性能进行了研究。研究了各种空位缺陷、吸附原子和替位杂质对二维SiC单层及其扶手椅型纳米带电子和磁性的影响。发现这些空位缺陷和杂质中的一些影响物理性质并获得磁矩，可以用于功能化SiC蜂窝结构。
2010-03-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Elastic and plastic deformation of graphene, silicene, and boron nitride honeycomb nanoribbons under uniaxial tension: A first-principles density-functional theory study
本研究的弹性和塑性形变的石墨烯，硅烯，氮化硼（BN）蜂窝纳米带在单轴拉伸下确定其弹性常数，并揭示有趣的功能。在弹性范围内的拉伸过程中，电子和磁性可以强烈地改变。特别是，它示出的带隙的一个特定的扶手椅nanoriginates在应变和最高价和最低的导带被线性化下被关闭。这样，即使在半导体纳米晶体中也可以获得无质量的狄拉克费米子行为。在塑性形变下，蜂窝结构不可逆地改变，并提供许多新的结构和功能。笼状结构，甚至悬浮的原子链可以在两个蜂窝状薄片之间衍生。本工作阐述了最近的实验[C. Jin，H.兰湖，澳-地彭，K. Suenaga和S. Iijima，Phys. Rev. Lett. 102，205501（2009）]，从石墨烯衍生碳链。此外，从BN和Si纳米带的原子链的类似的形成进行了预测。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnonic Su-Schrieffer-Heeger Model in Honeycomb Ferromagnets
拓扑电子学已经将其丰富性扩展到非电子系统，其中声子和磁振子可以扮演电子的角色。特别地，磁振子的拓扑相可以通过Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，简称Dzyaloshinski-Moriya）来实现，Dzyaloshinski-Moriya相互作用充当有效的自旋-轨道耦合。我们发现，除了ESTA，交替安排海森堡交换相互作用决定了磁振子带拓扑结构，实现磁振子模拟的苏-施里弗-海格尔模型。在具有垂直各向异性的蜂窝铁磁体上，我们通过调节不同链上交换相互作用的相对强度，计算了拓扑相图、手征边缘态和相关的磁振子霍尔效应.包括弱声子-磁振子杂交不会改变结果。候选材料进行了讨论。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Topological magnon modes on honeycomb lattice with coupling textures
拓扑磁振子模式预计将是有用的新的应用，如强大的信息传播，因为它们是免疫后向散射和强大的抗无序。虽然有几个拓扑磁振子模式的理论建议和越来越多的实验努力，实现他们现在，它仍然是可取的补充见解，这一重要现象。在这里，我们提出了一种新的方案来实现拓扑磁振子，其中只需要蜂窝晶格上的最近邻交换耦合。在铁磁体和反铁磁体中，六方晶胞之间和内部的调谐交换耦合引起拓扑状态，伴随着p-轨道和d-轨道之间的带反转，如磁振子模式。拓扑磁振子模出现在拓扑域和平凡域之间的界面上，磁振子流依赖于磁振子模的轨道角动量产生的赝自旋反向传播。这模拟了量子自旋霍尔效应中的自旋-动量锁定现象。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collective excitations in the tetravalent lanthanide honeycomb antiferromagnet, Na2PrO3
本文报道了Na_2 PrO_3的热磁和非弹性中子散射测量结果。这种材料是一种基于四价镧系元素Pr 4+的反铁磁蜂窝磁体，并已被提议用于托管占主导地位的反铁磁Kitaev相互作用。这些测量揭示了在Na 2 PrO3低于2毫电子伏的能量以及晶体场激发约230毫电子伏的磁波动。后者的能量与自旋-轨道相互作用的尺度相当，并解释了在TN = 4.6 K时每个Pr 4+约1.0 μB的非常小的有效磁矩以及难以发现任何低于有序跃迁的静态磁散射。通过比较低能量的磁激发在Na 2 PrO3的同构的自旋只化合物，Na 2 TbO 3，交换相互作用的微观模型的开发，暗示占主导地位的和令人惊讶的大海森堡交换相互作用J约等于1.1（1）meV。虽然不能排除K小于或等于0.2J的反铁磁Kitaev相互作用，但Na 2 PrO3的非弹性中子散射数据最好用δ = 1.24（2）的易轴XXZ交换各向异性来解释。
2020-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermomechanical properties of honeycomb lattices from internal-coordinates potentials: the case of graphene and hexagonal boron nitride
低维材料中的晶格动力学，特别是弯曲声学模式的二次行为在其热机械性能中起着重要作用。这些的第一原理评估可能是非常苛刻的，并且可能受到破坏平移或旋转不变性的数值噪声的影响。为了克服这些挑战，我们研究了Gartstein内坐标势，并根据石墨烯的第一性原理原子间力常数调整了它的13个参数。我们表明，由此产生的潜力不仅再现非常好的声子分散的石墨烯，但也有任何直径和手性的碳纳米管。增加一个立方项也允许再现占主导地位的非谐项，导致晶格热导率的一个非常好的估计。最后，这种潜在的形式也非常适用于氮化硼，只要它适合于原子间力常数的短程（分析）部分，并在其后增加长程介电贡献。这一考虑强调了基于短程描述符的电位应如何在极性材料中与第一性原理相互作用的短程部分相适应，并由基于相同第一性原理计算参数化的长程分析介电模型进行补充。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of magnetic Dirac bosons in a honeycomb lattice
我们研究了海森堡蜂窝晶格中磁狄拉克节点的存在和演化。使用线性自旋理论，我们评估的共线相图，以及各种交换相互作用的自旋动力学的变化。我们表明，铁磁结构产生玻色子狄拉克和外尔点，由于超交换相互作用之间的竞争。此外，它表明，磁狄拉克节点的标准耦合到磁结构，而不是整体的晶体对称性，反转对称性的破坏极大地影响了反铁磁配置。通过交换参数的变化的节点的可调谐性导致通过外部操纵的轨道相互作用的狄拉克对称性的可能性。
2017-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Electrically Tunable Topological State in [111] Perovskite Materials with Antiferromagnetic Exchange Field
基于交错电势和反铁磁交换场的能带工程，在存在内禀自旋轨道耦合的情况下，蜂窝晶格上的电子可能同时具有非零的Chern数和自旋Chern数的拓扑态.通过第一性原理计算，我们证实了该方案可以通过材料改性来实现，在钙钛矿G型反铁磁绝缘体中，沿[111]方向生长，d电子在单个弯曲的蜂窝晶格上跳跃。这种材料对于自旋电子学应用是理想的，因为它提供了自旋极化的量子化边缘电流，对磁缺陷和磁缺陷都是鲁棒的，并且自旋极化可通过反转电场来调节。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From Density Functional Theory to Spin Hamiltonians: Magnetism in $d^5$ Honeycomb Compound OsCl$_3$
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学培养印度协会）
本研究结合DFT计算、HK哈密顿量精确对角化与半经典方法，构建$d^5$蜂窝磁体系有效自旋哈密顿量，揭示OsCl$_3$的锯齿型反铁磁基态，为强关联体系磁交换计算提供高效方案。
2025-06-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Contrasting magnetism in VPS3 and CrI3 monolayers with the common honeycomb S = 3/2 spin lattice
针对VPS3和CrI3单层虽具相同蜂窝状S=3/2自旋晶格却磁性不同的问题，通过研究电子结构和磁机制，揭示了两者绝缘体类型、交换机制及磁各向异性的差异，为理解其磁性提供了深入见解。
2025-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Near-Room-Temperature Quantum Anomalous Hall Effect on Honeycomb Materials
最近，这种长期寻求的量子反常霍尔效应在磁性拓扑绝缘体中实现了。然而，对极低温度（约30 mK）的要求阻碍了实际应用。基于\textit{ab-initio}的能带结构计算，我们提出了一个量子反常霍尔平台，其能隙分别为0.34和0.06 eV.通过控制表面功能化而不是稀磁掺杂，在蜂窝结构的一个子晶格中形成铁磁有序，这有望在实验中通过自旋极化STM可视化。固有的QSH态和铁磁性之间的强耦合导致相当大的交换分裂，从而导致具有大的能隙的FM绝缘体。Sn和Ge晶格的平均场居里温度分别为243和509 K。大的能隙和高的居里温度表明QAH效应在近室温甚至室温区是可行的。
2014-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional ReN$_2$ materials from first principles
石墨烯的发现使得人们迫切需要寻找新的二维材料。通过第一性原理研究，我们预测了ReN $_{2}$的二维材料：蜂窝和四面体结构。声子谱建立了两种结构的动力学稳定性，计算的面内刚度常数证明了它们的机械稳定性。蜂窝结构的费米能级附近的能带主要由N-p和Re-d轨道组成，四方结构的费米能级附近的能带主要由Re-d轨道组成.四元结构是非磁性的，而蜂窝结构具有N基铁磁性，在14 $\%$的双轴应变下，N基铁磁性将转变为反铁磁性。电子局域化函数和自旋密度的计算结果表明，直接N-N键只能在蜂窝结构中形成。铁磁性使我们能够很容易地区分这两个二维相位。四方相具有比蜂窝相低的能量，这意味着四方相更稳定，但六方相具有比四方相大得多的体积、剪切和杨氏模量。四方相是三带金属，六方相是铁磁半金属。蜂窝状和四面体结构中特殊的结构、电子、磁性和光学性质使它们具有新的应用前景。
2016-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
SpinWaves in Ferromagnetic Dots 2D Honeycomb Lattice Stripes
本文利用海森堡哈密顿量对二维蜂窝晶格\cite{Selim2011}中排列的铁磁纳米点的锯齿形和扶手椅形边缘条纹的自旋波进行了计算。利用哈密顿量构造了$\mathbf{E}$矩阵，该矩阵描述了磁振子在条纹中的交换流。发现允许自旋波模是$\mathbf{E}$矩阵的本征值，并由此研究了条纹宽度、边缘交换、边缘单轴各向异性和杂质对允许自旋波模的影响。所得结果与用紧束缚哈密顿量描述的石墨烯纳米带的电子激发结果基本一致。因此，我们建议在自旋电子学器件和磁性应用领域的一项新技术，石墨烯的磁性对应物的制造。
2011-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Temperature and Field Dependence of Ferromagnetic Magnon in Monolayer Honeycomb Spin Lattice
利用各向异性交换XZ-Heisenberg模型研究了外场作用下单层蜂窝自旋晶格中集体自旋激发或磁振子的温度和场依赖性。在横场存在下的磁相变是自旋重取向（SR）转变，在SR温度以上存在磁振子强度。横向场在SR温度以下或以上的温度区域中分别降低或维持自旋波强度。零动量低能磁振子分支的能隙在SR横场处闭合，SR横场是零温下的临界量子相变场。将该模型应用于二维CrI $_3$，解释了居里温度以上零动量磁振子模的存在，并与DFT计算结果进行了比较，给出了合适的交换参数值.在这种材料中，狄拉克点附近的估计磁振子速度约为1.74 km/s。
2022-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Two and one-dimensional honeycomb structures of silicon and germanium
基于结构优化的第一性原理计算、声子模和有限温度分子动力学，我们预测硅和锗具有稳定的、二维的、低屈曲的蜂窝结构。类似于石墨烯，它们是双极性的，并且由于它们的π和π * 带在费米能级处线性交叉，它们的载流子可以表现得像无质量的狄拉克费米子。除了这些基本性质之外，Si和Ge的裸纳米带和氢钝化纳米带显示出显著的电子和磁性，这是尺寸和取向依赖的。这些特性为不同纳米器件的工程设计提供了有趣的替代方案。
2009-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Theory of the "honeycomb chain-channel" reconstruction of Si(111)3x1
用第一性原理电子结构方法研究了最近提出的基于透射电子衍射数据的Ag/Si（111）3x 1结构模型。该模型的完全放松的几何形状是远远更积极有利的比任何以前提出的，部分原因是不寻常的形成的Si双键在表面层。该模型的电子性质的计算结果与角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜的数据完全一致。
1998-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Designing a polymerized phenalenyl tessellation molecule to realize a super-honeycomb antiferromagnetic S = 3/2 spin system
本研究通过设计聚合的phenalenyl拼贴分子，利用零模和直接交换作用，构建了二维蜂窝晶格上的反铁磁S=3/2海森堡自旋系统，并通过DFT模拟验证了其纠缠量子自旋基态的形成。
2025-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Kitaev Interactions Through an Extended Superexchange Pathway in the jeff = 1/2 Ru3+ Honeycomb Magnet, RuP3SiO11
本文研究了无机固体 RuP3SiO11 蜂窝层中 Ru3+ 八面体的扩展超交换路径，证实其保留了实现 Kitaev 量子自旋液体所需的材料条件，并解析了交换相互作用层级，为实验探索 Kitaev 模型未知区域提供了途径。
2024-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum spin Hall effect and topological phase transitions in honeycomb antiferromagnets
虽然量子自旋霍尔（QSH）效应和反铁磁序构成了将基本自旋电子学概念嵌入未来技术的两个最有前途的现象，但迄今为止已知的几乎所有QSH绝缘体都是非磁性的。基于紧束缚理论和第一性原理理论，我们预测了二维蜂窝晶格反铁磁体由于时间反演和空间反演的对称性而表现出的QSH效应.我们确定功能化的锡膜实验上可行的例子，揭示了大的带隙，使这些系统的理想能源效率的自旋电子学应用。值得注意的是，我们发现，拉伸应变可以调整这些材料中的磁序，伴随着从QSH到量子反常霍尔相的拓扑相变。
2017-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Exchange anisotropy-driven noncollinear magnetism and magnetic transitions in MnTiO3 ilmenite
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究通过中子散射揭示MnTiO3中由磁交换各向异性驱动的非列线磁性和磁相变，揭示了键各向异性与晶体场对交换路径的影响。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comprehensive search for buckled honeycomb binary compounds based on noble metals (Cu, Ag, and Au)
蜂窝结构是二维材料中常见的结构形式。最近合成了具有屈曲蜂窝结构的CuAu，这是第一例二维金属间化合物。在这里，二维$AX$的BHC结构，其中$A=$铜，银，金和$X$是在周期表中的金属元素的动力学稳定性，系统地研究通过计算声子色散的第一性原理。在135个$AX$中，超过50个$AX$被识别为动态稳定的。此外，（i）之间的动态稳定性和形成能的关系，（ii）之间的相关性的动态稳定性的不同成分$A$，（iii）的晶格参数的趋势，和（iv）的电子和磁性进行了讨论。此外，B11型AuZr的稳定相预测的基础上的结果（ii）和二维和三维结构之间的稳定性关系。目前的研究结果刺激了未来探索2D金属间化合物的物理和化学的研究。
2021-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogenation Facilitates Proton Transfer Through Two-Dimensional Honeycomb Crystals
最近的实验引发了关于质子通过石墨烯和六方氮化硼（h-BN）单层转移的能力的争论。然而，计算表明，质子穿透的势垒在超过3eV时可能过高。在这里，第一性原理计算的基础上，我们表明，质子渗透的势垒显着降低，小于1 eV，氢化后，即使在没有针孔的晶格。分析表明，势垒降低是因为氢化使初始状态（深埋的化学吸附状态）不稳定，并使质子穿透的蜂窝晶格膨胀。这项研究提供了一个合理化的快速质子转移实验中观察到的，并强调质子传输通过单层材料在富氢溶液的能力。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Canted antiferromagnetic order and spin dynamics in the honeycomb-lattice Tb2Ir3Ga9
单晶中子衍射，非弹性中子散射，体磁化测量，和第一性原理计算被用来调查蜂窝晶格$\rm Tb_2Ir_3Ga_9$的磁性。虽然$R\ln2$磁性对低温熵的贡献表明最低能量晶场二重态的$\rm J_{eff}=1/2$矩，但Tb $^{3+}$离子在12.5 K以下形成倾斜的反铁磁结构。由于Dzyalloshinskiii-Moriya相互作用，$ab$平面中的Tb矩通过$6^\circ$略微向$b$倾斜，每个分子式单元的倾斜矩为1.22 $μ_{\rm B} $。一个最小的$xxz$自旋哈密顿量被用来同时拟合沿高对称方向的自旋波频率和沿三个晶轴的磁化强度的场依赖性。需要考虑到所观察到的静态和动态特性的面内和面外耦合到第二近邻的长程磁相互作用。Tb矩间交换作用的$z$分量大于$x$和$y$分量。该化合物还表现出键依赖性交换，平行和垂直于4个$f$轨道的矩之间的最近交换耦合可忽略不计。尽管有$J_{\rm eff}=1/2$矩，自旋哈密顿量由大的面内各向异性$K_z \sim -1$ meV命名。DFT计算证实了反铁磁基态和大量的面间耦合在较大的Tb-Tb距离。
2021-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Featureless quantum paramagnet with frustrated criticality and competing spiral magnetism on spin-1 honeycomb lattice magnet
我们研究了自旋为1的具有阻挫交换作用的蜂窝晶格磁体。所提出的微观自旋模型包含第一和第二邻居海森堡相互作用以及单离子各向异性。我们建立了一个丰富的相图，其中包括一个无特征的量子顺磁体和各种自旋螺旋态诱导的量子无序有序机制。虽然量子顺磁体被称为无特征的，它表明，磁激发发展的倒易空间中的轮廓简并带的最低点。这些轮廓简并激发是从量子顺磁体到有序相的受抑临界性的原因。这项工作说明了磁阻挫对磁有序和磁激发的影响。我们讨论了各种镍基蜂窝晶格磁体的实验相关性。
2020-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Weakly coupled alternating $S=1/2$ chains in the distorted honeycomb lattice compound Na$_2$Cu$_2$TeO$_6$
具有交替反铁磁（AF）和铁磁（FM）耦合的自旋1/2链表现出与整数自旋Haldom链类似的量子纠缠，并且可能类似地用于量子计算。这种交替的AF-FM链已经被提出在变形的蜂窝晶格化合物Na $_2$ Cu $_2$ TeO $_6$中实现，但是为了证实这一观点，需要对交换相互作用的全面理解，包括理想模型之外的术语。本文利用中子散射研究了Na $_2$ Cu $_2$ TeO $_6$的自旋动力学，并通过无规相近似和密度泛函理论（DFT）方法精确地确定了耦合强度.我们发现AF和FM链内耦合是自旋哈密顿量中的主导项，而链间耦合是AF但微扰的。这种耦合强度的等级和链内耦合的交替符号可以通过它们不同的交换路径来理解。我们的研究结果建立了Na $_2$ Cu $_2$ TeO $_6$作为一个弱耦合的交替AF FM链化合物，并揭示了在弱链间耦合下交替链中的带隙基态的鲁棒性。
2020-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
New Buckled Honeycomb Lattice Compound Sr3CaOs2O9 Exhibiting Antiferromagnetism above Room Temperature
报道了一种新的2：1有序三重钙钛矿结构Sr 3CaOs 2 O 9的合成、晶体结构和磁性。该化合物在P21/c空间群中结晶，并具有独特的锇屈曲蜂窝晶格。它具有长程反铁磁有序与高尼尔温度为385 K的磁化率，热容量和中子衍射测量证实，是电绝缘的。该化合物也是2：1有序锇酸盐钙钛矿的第一个例子。理论研究表明，Sr 3CaOs 2 O 9具有相当大的反铁磁交换之间的褶皱平面导致高TN。在比较中阐明了已知化合物Sr_3CaRu_2O_9的磁性。在TN = 200 K以下，出现反铁磁有序。
2022-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effects of anisotropy in spin molecular-orbital coupling on effective spin models of trinuclear organometallic complexes
我们考虑分层装饰蜂窝晶格在三分之二填充，实现在一些三核有机金属配合物。具有单自旋各向异性的局域$S=1$矩来自库仑排斥和自旋分子轨道耦合（SMOC）的相互作用。当直接团簇内交换和自旋分子轨道耦合同时存在时，蜂窝层中会出现具有键依赖交换耦合的磁各向异性。我们发现层内的有效自旋交换模型是XXZ + 120 $^\circ$蜂窝量子罗盘模型。多核配合物的非球对称性导致了横向和纵向自旋分子轨道耦合的差异，大大增强了单自旋和交换耦合的各向异性。层间耦合用XXZ模型描述，模型中包含各向异性双二次项。随着相关强度的增加，系统变得越来越一维。因此，如果SMOC与层间跳跃的比率很小，则这稳定了Halfoxin相。然而，随着比率的增加，存在到拓扑平凡的“$D$ -相”的量子相变。我们还预测了在足够强的外部磁场下，从Haldom相到磁有序相的量子相变。
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Beyond Kitaev exchange: $Γ'$-driven magnetism in Ag$_3$LiRh$_2$O$_6$
Felix Bloch Institute for Solid-State Physics, University of Leipzig（莱比锡大学菲利克斯·布洛赫固体物理研究所）；Technical University of Munich, TUM School of Natural Sciences, Physics Department（慕尼黑工业大学自然科学学院物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Department of Physics and Center for Functional Materials, Wake Forest University（维克森林大学物理与功能材料中心）；Department of Physics, Loughborough University（拉夫堡大学物理系）；Blackett Laboratory, Imperial College London（帝国理工学院布莱克特实验室）
该研究通过多种计算方法揭示Ag₃LiRh₂O₆中存在仅次于K₁的Γ₁'非对角交换，解释其磁特性并预测磁振子能带拓扑，为扩展Kitaev模型提供新方向。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure tuning of competing interactions on a honeycomb lattice
该研究通过压力调控Ag3LiRh2O6蜂窝晶格中Heisenberg与Kitaev交换的竞争，增大|K/J|比值以抑制奈尔温度，并朝量子临界点调谐，避免结构二聚化。
2025-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The magnetic exchange parameters and anisotropy of the quasi-two dimensional antiferromagnet NiPS$_3$
用中子非弹性散射测量了粉末状NiPS $_3$（一种准二维蜂窝晶格反铁磁体，自旋为$S = 1$）的磁激发.光谱显示出清晰的，色散的磁振子与$\sim 7$ meV的间隙在布里渊区中心。使用具有单离子各向异性的海森堡哈密顿量来拟合数据，假设蜂窝平面之间没有磁交换。磁交换相互作用的第三intraplanar最近的邻居是必需的。拟合结果表明，NiPS $_3$具有与$Δ= 0.3$ meV的易轴各向异性，第三近邻具有$J_3 = -6.90$ meV的强反铁磁交换。数据可以合理地拟合与$J_1 < 0$或$J_1 > 0$，然而，最好的定量协议与高分辨率数据表明，最近邻的相互作用是铁磁性与$J_1 = 1.9$毫电子伏，第二个最近邻的交换是小的和反铁磁性与$J_2 = -0.1$毫电子伏。色散在布里渊区拐角处具有最小值，该最小值略大于布里渊区中心处的最小值，表明NiPS $_3$的磁结构接近不稳定。
2018-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of Magnetic Phase Diagrams in Hyperhoneycomb and Harmonic-honeycomb Iridates
受最近实验的启发，我们考虑一个通用的自旋模型在$j_{\text{eff}}=1/2$基础上的超蜂窝和谐波蜂窝虹彩。基于微观考虑，研究了在Heisenberg-Kitaev模型之外附加的键依赖各向异性自旋交换相互作用（$Γ$）的影响.通过Luttinger-Tisza近似、单$\mathbf{Q}$变分分析和经典Monte Carlo模拟退火方法，得到了超蜂窝和谐波蜂窝（$\mathcal{H}\text{--}1$）晶格的磁相图.由此产生的相图上的两个系统显示存在的无公度，非共面螺旋磁订单以及其他相称的磁订单。螺旋订单显示反向传播的螺旋图案，这可能是有利的相比，最近的实验结果，这两个虹彩。在两个系统中，各种磁序和有序波矢的参数区域非常相似。我们讨论了我们的工作的影响，最近的实验，也比较我们的结果的二维蜂窝状铱酸盐系统。
2014-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
beta-Cu2V2O7: a spin-1/2 honeycomb lattice system
我们报告的能带结构计算和微观模型的低维磁体β-Cu 2 V2 O 7。该化合物的磁性可用自旋为1/2的各向异性蜂窝晶格模型描述，平均耦合度为\bar J_1 =60-66 K。晶体结构的低对称性导致两个不等价的耦合J1和J1 '，但是这种弱的空间各向异性并不影响蜂窝自旋晶格的基本物理性质。蜂窝晶格的结构实现是非常重要的：主导相互作用J1和J1'通过空间分离的Cu原子之间的VO 4四面体的双桥运行，而结构最近邻之间的相互作用可以忽略不计。在TN~26 K，不可忽略的面间耦合Jperp~15 K导致了长程磁有序。我们的模型模拟提高了磁化率数据的拟合，与以前假设的自旋链模型相比。此外，模拟的有序化温度为27 K，与实验值吻合较好.我们的研究评估β-Cu 2 V2 O 7作为蜂窝晶格上自旋1/2海森堡模型的最佳实验实现。我们还提供了不同的能带结构代码和计算方法的磁性绝缘体中的交换耦合的评估有指导意义的比较。
2010-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Successive dielectric anomalies and magnetoelectric coupling in honeycomb Fe$_4$Nb$_2$O$_9$
结合单晶X射线衍射、中子衍射和磁介电测量，给出了Fe_4Nb_2O_9的磁结构和磁致允许的磁电耦合。在TN=93 K时发生反铁磁转变，在TS=70 K时发生位移转变。Fe_4Nb_2O_9的介电常数随温度的变化具有很强的各向异性，第一个反常出现在93 K，是由于长程自旋有序引起的交换伸缩，第二个反常出现在70 K，主要是由于O原子位移引起的结构相变.磁场诱导的磁电耦合在单晶Fe_4Nb_2O_9中观察到，并与解决的磁结构，这是反铁磁排列的铁磁链在蜂窝状平面的特性是兼容的。我们建议，这种磁对称性应免疫外部磁场在一定程度上有利于在蜂窝平面的自由旋转的时刻，奠定了一个有前途的系统，以控制的磁电性能的磁场。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Field-induced quantum spin disordered state in spin-1/2 honeycomb magnet Na2Co2TeO6
具有Kitaev相互作用的自旋-轨道耦合蜂窝磁体由于具有承载包括量子自旋液体在内的奇异量子态的潜力而受到广泛关注。到目前为止，研究最多的Kitaev系统是基于4d/5d的蜂窝磁体。最近的理论研究预测，包括Na 2Co 2 TeO 6（NCTO）在内的3D蜂窝磁体也可能是一种潜在的Kitaev系统。本文采用热容、磁化强度、电子自旋共振测量和非弹性中子散射（INS）相结合的方法研究了NCTO的量子磁性，发现在7.5 T < B（垂直于b轴）< 10.5 T的磁场范围内存在场致自旋无序态。还模拟了INS光谱，以尝试性地提取交换相互作用。作为一种在有效自旋1/2蜂窝晶格上具有场诱导无序态的3d磁体，NCTO将Kitaev模型扩展到3d化合物，促进了对量子磁体中自旋轨道效应的进一步关注。
2021-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fragile magnetic order in the honeycomb lattice Iridate Na$_{2}$IrO$_3$ revealed by magnetic impurity doping
本文报道了Ru取代蜂窝晶格铱酸盐NaPDMATHABMM IrPDMATHABMN Ru $_{1-x}$ O $_3$（x = 0，0.05，0.1，0.15，0.2，0.3，0.5）单晶和多晶样品的结构、磁性和热性质的测量结果。本文用直流、交流磁化率和热容测量方法研究了Na $_2$ Ir $_x$ Ru $_{1-x}$ O $_3$的磁性演化。母体化合物Na $_2$ IrO $_3$是自旋-轨道驱动的莫特绝缘体，其约化磁矩序低于$T_N = 15$ ~K。在Ru取代的样品中，反铁磁长程态被自旋玻璃态所取代，即使对于最小的取代，这表明Na $_2$ IrO $_3$中的磁序是非常脆弱的。我们认为，这些行为表明最近邻磁交换的重要性，在母体Na $_2$ IrO $_3$。此外，所有样品均显示绝缘电传输。
2015-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Understanding the magnetic interactions of the zig-zag honeycomb lattice: Application to $α$-RuCl$_3$
University of North Florida（北佛罗里达大学）
本研究采用Holstein-Primakoff展开分析锯齿形蜂窝晶格的多种交换相互作用对自旋动力学的影响，结合$α$-RuCl₃的实验数据验证了Heisenberg模型的主导作用，还发现阻挫系统中存在方向依赖的Dirac节点。
2023-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Self-consistently renormailzed spin-wave theory of layered ferromagnets on honeycomb lattice
在平均场近似下，我们发展了一个自洽重整化自旋波理论，研究了蜂窝晶格上垂直易轴各向异性的二维海森堡铁磁体，以及它的少层和体扩展.在这种方法中，磁化强度对温度的依赖性被发现作为自洽方程的解决方案。此外，我们占的物理差异的表面层和体层作为单独的子晶格。因此，该方法可以很容易地推广到研究各种磁现象在广泛的系统，包括那些包括磁不等价的子晶格。使用我们的理论，我们计算了两个铬基层状范德华绝缘磁体，铬$_2$锗$_2$碲$_6$和铬$_3$的温度依赖性的磁化强度，采用海森堡交换和单离子各向异性值的各种设置，这些材料在现有的文献中报道。正如预期的那样，我们观察到一个强大的维数效应，其中的有序温度降低，其对各向异性的敏感性随着维数的降低而增强。
2021-07-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Emergence of topological defects and spin liquid in a two-orbital spin-fermion model on the honeycomb lattice
本文利用 Monte Carlo 模拟研究蜂窝晶格双轨道自旋–费米子模型，揭示轨道简并与交换作用协同产生拓扑缺陷、抑制磁序并形成自旋液体相。
2024-12-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
MoP$_3$SiO$_{11}$: a $4d^3$ honeycomb antiferromagnet with disconnected octahedra
我们报告的晶体结构和磁性的$4d^3$自旋- $\frac32$硅磷酸盐MoP $_3$ SiO $_{11}$研究的高分辨率同步辐射X射线衍射，中子衍射，热力学测量，从头算能带结构计算。我们的数据修改了该化合物的晶体对称性，并建立了其菱形空间群（$R\bar 3c$）以及位于断开的MoO $_6$八面体中的Mo $^{3+}$离子的几何完美蜂窝晶格。在$T_N=6.8$ K以下观察到的传播矢量为$\mathbf k=0$的长程反铁磁有序是最近邻面内交换耦合$J\simeq 2.6$ K、易平面单离子各向异性$D\simeq 2.2 $ K和弱层间耦合$J_c\simeq 0.8$ K的综合效应。单离子各向异性导致Mo $^{3+}$离子的有序磁矩和$Δ\simeq 7$ K的磁振子能隙减少了12%，进一步说明了自旋轨道耦合对磁性的影响。我们的分析提出了单离子各向异性的$4d^3$蜂窝反铁磁体的一个重要组成部分，尽管他们名义上淬火的轨道时刻。
2021-09-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for gapless quantum spin liquid in a honeycomb lattice
量子自旋液体（quantum spin liquid，QSL）是一种奇异的磁态，具有强涨落和高度纠缠的自旋，温度低至零，没有静态秩序。然而，到目前为止，对于QSL基态在任何真实材料中的存在还没有达成共识。无序和竞争交换相互作用可能会阻止阻挫自旋晶格上理想QSL态的形成。在这里，我们报告系统的热输运测量蜂窝晶格化合物BaCo 2（AsO 4）2，这表明磁秩序在零场。在面内场几乎抑制磁序后的窄场范围内，在垂直和平行于Z字形方向上，都清楚地观察到有限的热导率的剩余线性项，这归因于移动的分馏自旋激发。这为BaCo 2（AsO 4）2中的无间隙QSL状态提供了确凿的证据。我们讨论了在Co ~（2+）蜂窝晶格中形成这种奇异的无隙QSL态的物理基础。
2023-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Stable Flatbands, Topology, and Superconductivity of Magic Honeycomb Networks
我们提出了一个新的原则，实现flatbands是强大的在实际材料中，基于网络的超结构的一维段。这一机制在1 T-TaS ${}_2$与蜂窝状导电畴壁网络的近相称电荷密度波中自然得以实现，由此产生的平带可以自然地解释增强的超导电性。我们还表明，角状态，这是一个标志的高阶拓扑绝缘体，出现在网络的超结构。
2020-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct Evidence for Dominant Bond-directional Interactions in a Honeycomb Lattice Iridate Na2IrO3
海森堡相互作用在磁性材料中普遍存在，并且在量子磁体的建模和设计中一直很流行。键方向相互作用提供了海森堡交换的一种新的替代方案，并提供了Kitaev模型的构建模块，该模型具有量子自旋液体（QSL）作为其精确的基态。蜂窝状虹彩酸盐，A2IrO3（A = Na，Li），提供了Kitaev模型的潜在实现，其报告的磁性行为可以在Kitaev框架内解释。然而，它们与Kitaev模型的相关程度仍然不清楚，因为键方向相互作用的证据仍然是间接或间接的。在这里，我们提出了直接的证据，占主导地位的反铁磁Na2IrO3的键方向的相互作用，并表明它们导致强磁挫折。扩散磁X射线散射揭示了打破自旋旋转对称性，甚至高于尼尔温度，与三个自旋组件沿不同的结晶方向表现出纳米尺度的相关性。这种自旋空间和实空间纠缠直接体现了键方向相互作用，提供了蜂窝状虹晶中Kitaev物理学的缺失环节，并建立了一种新的设计策略，以减少磁性。
2015-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Edge Conduction Induced by Strong Anisotropic Exchange Interactions
我们预测，各向同性和各向异性交换相互作用之间的相互作用在蜂窝晶格结构中，可以导致拓扑边缘传导时，各向异性相互作用的强度至少是各向同性相互作用的两倍。对于像Na $_2$ IrO $_3$这样的材料，这种强的各向异性交换相互作用同时诱导了锯齿型的反铁磁有序，打破了拓扑边缘导体的时间反演对称性。我们证明了当费米能级在一定的能量范围内时，在没有外加磁场的情况下，这种拓扑导体中的电子输运将表现出量子化的霍尔电导.
2022-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Electron-phonon coupling in a honeycomb borophene grown on Al(111) surface
最近，有报道称在Al（111）表面上成功地生长出了蜂窝状硼化物。由于蜂窝状硼片的金属$σ$键合带在MgB $_2$的39 K超导电性中起着至关重要的作用，因此研究这种材料中是否存在类似的性质是物理上有趣的。我们采用第一性原理密度泛函理论结合Wannier插值技术计算了蜂窝硼化物的电子结构和电子-声子耦合。我们发现，蜂窝状硼化物的$sp^2$ -杂化$σ$ -键合带由于从Al衬底的适度电荷转移而被金属化，类似于MgB $_2$。然而，蜂窝状硼化物中的电子-声子耦合比MgB $_2$中的弱得多，这是由于键拉伸硼声子模式的硬化和声子态密度的降低。然而，在硼化物中，与Al相关的声子和电子之间的层间耦合是强的。基于这一观察，我们预测，6.5 K超导转变可以观察到在独立的硼化物装饰由一个单一的Al层，即单层AlB $_2$。因此，在Al（111）上的蜂窝状硼化物中可以预期类似的超导转变温度。
2019-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Valley-polarized quantum anomalous Hall phases and tunable topological phase transitions in half-hydrogenated Bi honeycomb monolayers
基于第一性原理计算，我们在半氢化Bi蜂窝单层膜中发现了新颖的谷极化量子反常霍尔（VP-QAH）相，在适当的屈曲角下，该相具有-0.19 eV的大禁带，并在自发磁化驱动下发生了可调的拓扑相变.根据磁化方向，可以出现四个不同的相，即，VP-QAH两相，铁磁绝缘态和金属态。当磁化从+ $\mathbf{z}$方向反转到- $\mathbf{z}$方向时，伴随着陈数的符号变化（从-1到+1），手征边缘状态从谷$K$移动到$K'$。我们的研究结果提供了一个平台，设计无耗散电子和谷电子在一个更强大的方式，通过调整的磁化方向。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
