A Poor Man's Derivation of Quantum Compass-Heisenberg Interaction: Superexchange Interaction in J-J Coupling Scheme
在强自旋-轨道相互作用的情况下，以J-J耦合方案为基础，导出了t $_{2g}$轨道上5d电子之间的交换相互作用.通过简单的计算发现，由于$Γ_7$和$Γ_8$轨道之间的杂化选择规则，铁磁Ising相互作用（量子罗盘模型）发生，而反铁磁Heisenberg相互作用发生在$Γ_7$轨道之间的杂化。研究还发现，随着自旋轨道相互作用的增加，铁磁伊辛相互作用变小。因此，交换相互作用的符号从铁磁伊辛反铁磁海森堡相互作用的自旋轨道相互作用的增加。
2014-07-03 cond-mat.str-el
Ferromagnetic kinetic exchange interaction in magnetic insulators
超交换理论预测，当容纳磁性电子的轨道通过抗磁性桥接原子/基团共价键合时，占主导地位的反铁磁动力学相互作用。在这里，我们表明，明确考虑磁性和（领先）的桥接轨道，以及前者之间的电子转移，揭示了强铁磁动力学交换的贡献。第一性原理计算表明，它在强度上与反铁磁超交换在一些磁性材料与抗磁性金属桥。特别地，它负责Fe $^{3+}$ -Co $^{3+}$ -Fe $^{3+}$络合物中的铁离子之间的非常大的铁磁耦合（$-10$ meV）。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Theory of magnetism in La$_2$NiMnO$_6$
用双交换和超交换模型解释了有序和无序La $_2$ NiMnO $_6$的磁性。多数自旋杂化的概念在大耦合极限是用来解释的铁磁性的La $_2$ NiMnO $_6$相比，亚铁磁性的Sr $_{2}$ FeMoO $_{6}$。解释了有序相中的铁磁绝缘基态。在实现这种基态的Ni $e_{g}$电子自旋和Mn $t_{2g}$核心电子自旋之间的Ni-Mn超交换所发挥的重要作用，概述。在存在反位无序的情况下，发现模型系统在低温下表现出成为自旋玻璃的趋势，而在较高温度下它继续保持铁磁转变，类似于最近的实验观察[D. Choudhury等人，物理修订版信函108，127201（2012）]。这种重入自旋玻璃或重入铁磁行为解释的铁磁双交换之间的竞争的Ni $e_{g}$和Mn $e_{g}$电子，和铁磁Ni-Mn超交换，与反铁磁反位Mn-Mn超交换。
2017-12-12 cond-mat.str-el
Ferromagnetic polarons in the one-dimensional ferromagnetic Kondo model with quantum mechanical S=3/2 core spins
我们提出了一个广泛的数值研究的铁磁Kondo晶格模型与量子力学S=3/2的核心自旋。我们处理一个轨道，每个网站在一个维度上使用的密度矩阵重整化群，并包括现场库仑排斥之间的电子。我们检查与锰氧化物相关的参数，处理低到中等掺杂的范围，0<x<0.5。特别是，我们研究量子涨落是否有利于相分离的铁磁极化子中观察到的模型与经典的核心自旋。我们得到的量子模型与以前经典模型的结果非常一致，找到了分离的极化子，它们在有限t_2g超交换J '的短距离上是排斥的。考虑到现场库仑排斥，我们观察到相分离的小，但有限的超交换J '，而较大的J'极化子的青睐，根据简单的能量考虑以前适用于经典自旋。本文讨论了压缩效应的解释，并给出了掺杂和t_2g超交换参数J'在有和无库仑排斥时的相图。
2005-12-02 cond-mat.str-el
Kinetic Energy Driven Ferromagnetic Insulator
Fudan University（复旦大学）；New Cornerstone Science Laboratory, Department of Physics, School of Science, Westlake University（西湖大学理学院物理系新Cornerstone科学实验室）；Institute of Natural Sciences, Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院自然科学院）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, Clarendon Laboratory, Parks Road, Oxford（牛津大学克拉伦登实验室鲁道夫·派尔斯理论物理中心）；Institute for Theoretical Sciences, Westlake University（西湖大学理论科学研究院）；Key Laboratory for Quantum Materials of Zhejiang Province, School of Science, Westlake University（西湖大学理学院浙江省量子材料重点实验室）
该研究通过构建三元环三角晶格的Hubbard模型，揭示在特定填充条件下铁磁绝缘体的形成机制，并发现反铁磁超交换与铁磁超交换的竞争作用。
2026-03-09 cond-mat.str-el
Cation spin and superexchange interaction in oxide materials below and above spin crossover under high pressure
我们推导出简单的规则的符号的超交换相互作用的基础上的超交换相互作用的过渡金属氧化物，是有效的在高压下的自旋交叉以下和以上的多电子计算。在d $^n$配置中的两个阳离子之间的超交换相互作用由与电子-空穴虚激发相关的对d $^{n + 1}$和d $^{n - 1}$配置的不同状态的单独贡献的总和给出。利用这些规则，我们分析了一些氧化物与磁性阳离子的超交换相互作用的符号，从d $^2$到d $^8$的电子配置：铁，钴，铬，镍，铜和锰的氧化物随着压力的增加。最有趣的结果涉及钴和镍的氧化物CoO，Ni $_2$ O $_3$和La $_2$ CoO $_4$，LaNiO $_3$的磁态同构到众所周知的高T $_C$和庞磁阻材料。这些氧化物在高压下具有自旋$\frac{1}{2}$。改变的相互作用从反铁磁低于自旋交叉以上的铁磁自旋交叉的预测与dPDMATHABMW（FeBO $_3$）和dPDMATHABMX（CoO）配置的阳离子的氧化物材料，而与其他d $^n$配置的材料在高压下的自旋交叉不改变超交换相互作用的符号。
2020-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum spin ladder with ferromagnetic rungs in Bi$_2$CuO$_3$(SO$_4$)
University of Leipzig（莱比锡大学）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；St. Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）
研究发现Bi$_2$CuO$_3$(SO$_4$)是一种具有铁磁阶梯和反铁磁腿的双腿自旋阶梯系统，揭示了复杂超交换路径在量子磁体中的作用。
2026-03-10 cond-mat.str-el
New Type of Charge and Magnetic order in the Ferromagnetic Kondo Lattice
我们数值研究了一维铁磁近藤晶格，广泛用于描述镍和锰钙钛矿模型。通过引入最近邻库仑相互作用（V）和局域矩之间的超交换相互作用（K），我们得到了几种掺杂在T=0时的参数空间相图。由于双交换和超交换之间的竞争，我们发现一个区域的磁极化子的形成诱导的电荷有序（CO）的状态也生存为V=0。在涉及自旋自由度的电荷有序理论中应考虑这种机制。
1999-12-19 cond-mat.str-el
Unusual transport properties of ferromagnetic Heusler alloy Co$_2$TiSn
本文报道了铁磁Heusler合金Co $_2$ TiSn的磁化强度、零场电阻率和磁阻的测量结果。当体系发生顺磁-铁磁转变时，电子输运的性质发生了显著的变化。在顺磁状态下，电子输运的性质类似于半导体的性质，并且在铁磁有序化开始时突然改变为金属行为。外部磁场的施加倾向于抑制这种半导体状的输运，导致负磁阻，其在居里温度附近达到峰值。与其他系统，包括UNiSn和锰氧化物中观察到的类似的不寻常的行为进行比较。
2005-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Origin of magnetism and quasiparticles properties in Cr-doped TiO$_2$
结合LSDA+ $U$和超交换相互作用的DFT分析，我们描述了金红石型和金红石型Cr掺杂TiO $_2$的磁基态。并行地，我们通过GW校正（$GW$ @LSDA+ $U$）来校正我们的LSDA+ $U$基态，所述GW校正再现了与实验满意一致的杂质态和带隙的位置。由于金红石和金红石的基态中Cr-Cr键的拓扑配位不同，超交换作用导致Cr离子的铁磁或反铁磁耦合。在Cr掺杂的LiNbO 3中，这种相互作用导致了一种新的机制，该机制稳定了铁磁基态，与实验证据一致，而不需要调用F中心交换。
2013-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
CrSbSe3: a pseudo one-dimensional ferromagnetic semiconductor
低维磁性材料因其新颖的性质和在自旋电子学领域的应用潜力而受到人们的广泛关注。本文采用密度泛函理论、超交换模型分析和蒙特卡罗模拟方法，研究了赝一维化合物CrSbSe $_3$的电子结构和磁性.我们发现，CrSbSe $_3$是一个铁磁（FM）半导体的带隙约为0.65 eV。每个Z字形自旋链内的FM耦合是由于Cr-Se-Cr与近90 $^\circ$键的超交换，并且链间FM耦合弱一个数量级。通过纳入自旋轨道耦合（SOC）的影响，我们的计算再现的易磁化$a$轴和硬$b$轴（自旋链方向）的实验观察，与计算的中等磁各向异性为0.19 meV/Cr。此外，我们确定了几乎相等的贡献，从单离子各向异性的Cr，和交换各向异性由于强SOC的重元素Sb和Se和它们的耦合与Cr。利用上述计算得到的磁耦合参数和各向异性参数，我们的蒙特卡罗模拟得到居里温度$T_{\rm{C}}$为108 K。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The origin of ferromagnetic interactions in NaMnCl$_3$: how the response theory reconciles with Goodenough-Kanamori-Anderson rules
原位库仑排斥$U$是描述莫特绝缘体磁特性的关键因素，导致人们普遍认为，基于密度泛函理论的方法的许多局限性可以通过人为地将局域电子的这种原位相互作用纳入模型形式来解决。层状反铁磁体NaMnCl $_3$揭示了一个完全不同的故事：当Mn位上的库仑$U$控制反铁磁超交换相互作用的强度时，一个同样重要的参数是配体位上的Stoner耦合${\cal I}_{\rm Cl}$。后者是负责大铁磁贡献的原子间交换相互作用，这在NaMnCl $_3$几乎取消超交换相互作用的效果。虽然从现象学的古迪努-卡马诺里-安德森规则中可以预测到这种行为，但对配体相关贡献的定量描述仍然存在争议。以NaMnCl $_3$为例，讨论了如何在线性响应理论中考虑它们，以恢复交换相互作用对${\cal I}_{\rm Cl}$的依赖性。这个问题是复杂的事实，几乎充满了Cl $3p$壳，参数${\cal I}_{\rm Cl}$是敏感的模型假设。
2022-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Long range superexchange - an exchange interaction through empty bands
我们推导出一个推广的RKKY相互作用的半导体微扰理论上的非简并的两个杂质安德森模型。在金属中，这种相互作用是由自由载流子在费米能上的激发介导的。在没有载流子存在的半导体中，唯一可能的激发是局域杂质电子（或空穴）本身的激发。因此，一种可能的相互作用与超交换密切相关。我们发现由于杂质电子（空穴）的激发，存在振荡的反铁磁自旋-自旋耦合。通过沿着与载流子介导相互作用（RKKY）相同的路线处理通过空带（超交换）的耦合，很容易比较这两种自旋-自旋耦合。这里导出的相互作用是特别感兴趣的稀磁半导体。
2002-05-08 cond-mat.str-el
Unconventional anisotropic superexchange in NaV2O5
发现在NaV $_2$ O $_5$上电子自旋共振中观察到的强谱线增宽源自一种不寻常的对称各向异性交换相互作用，在两个位点上同时存在自旋-轨道耦合。微观导出的各向异性交换常数几乎是两个数量级大于从传统的估计。基于这一结果，我们系统地评估的对称各向异性交换方面的ESR线宽的各向异性，只有，我们发现微观证据的前体效应的电荷排序已经低于150 K。
2005-12-22 cond-mat.str-el
Unusual heavy-mass nearly ferromagnetic state with a surprisingly large Wilson ratio in the double layered ruthenates (Sr$_{1-x}$Ca$_{x}$)$_{3}$Ru$_{2}$O$_{7}$
我们报告了一个不寻常的近铁磁性，重质量态，具有令人惊讶的大威尔逊比$R_{\textrm{w}}$（例如，$R_{\textrm{w}}\sim$ 700，用于$x =$ 0.2）在双层双油酸酯（Sr $_{1-x}$ Ca $_{x}$）中的混合物。这种状态不会演变成一个长程铁磁有序状态，尽管相当强的铁磁关联，但冻结成一个集群自旋玻璃在低温下。此外，观察到的非费米液体行为的证据作为自旋冻结温度的集群自旋玻璃接近零附近的$x \approx$ 0.1。我们讨论了这种独特的磁性状态的起源从费米表面的信息探测霍尔效应测量。
2008-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual magnetoresistance in a topological insulator with a single ferromagnetic barrier
在三维拓扑绝缘体中，通过薄铁磁势垒的隧穿表面电流对势垒的磁化方向具有非常大的响应。与对两个磁性层的相对对准敏感的常规磁阻器件相比，当单层的磁化旋转90度时，通过单层实现传输电流的急剧变化。数值估计预测，在室温下，巨磁电阻高达800%，势垒中的近交换相互作用为40 meV。当与磁化方向的电控制相结合时，这种现象可以用于增强门控功能，对于低功率应用具有潜在的急剧接通/关断。
2011-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual dynamic susceptibility arising from soft ferromagnetic domains in MnBi8Te13 and Sb-doped MnBi2nTe3n+1 (n=2, 3)
MnBi2nTe3n+1（MBT）是第一种内禀磁性拓扑绝缘体，在量子反常霍尔效应等现象的研究中具有重要的应用前景。它们可以通过具有n >= 4或Sb掺杂而制成铁磁性。本文用交流磁化率和磁光成像方法研究了几种铁磁MBT化合物MnBi_8Te_（13）和Sb掺杂MnBi_2nTe_（3n +1）（n= 2，3）的磁动力学。在所有三种化合物中观察到慢弛豫行为，表明其在FM MBT中的普遍性。我们将弛豫行为的起因归结为不可逆的畴运动，因为它们只出现在饱和场以下，当铁磁畴形成时。通过磁光测量得到的低场精细结构畴和高场海胆状剩余态畴的图像揭示了非常软的铁磁畴的性质。最后，我们将在小直流偏置场下观察到的交流磁化率中罕见的“双峰”行为归因于非常软的铁磁畴结构。
2021-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Competing Ferromagnetic and Charge-Ordered States in Models for Manganites: the Origin of the CMR Effect
采用大规模蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了具有合作声子和超交换耦合$J_{\rm AF}$的锰氧化物单轨道模型.两个轨道的结果也进行了简要讨论。聚焦于电子密度$n$ =0.75，确定了铁磁（FM）金属态和电荷有序（CO）绝缘态之间的竞争机制。在相关的双临界点附近，观察到庞磁电阻（CMR）效应。CMR与极化子之间的短程相关性的发展有关，高于自旋有序温度，类似于低温CO状态的电荷排列。
2007-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Superexchange and spin-orbit coupling in monolayer and bilayer chromium trihalides
我们建立了一个微观模型来研究三卤化铬（$\mathrm{CrX}_3$，X= Cl、Br和I）中电子跳跃引起的层内和层间超交换。在评估的超交换，我们确定了相关的中间激发的跳跃。在我们的研究中，我们发现X离子上的$p$ -轨道中的中间空穴对激发在介导各种类型的交换相互作用中起着至关重要的作用。特别地，层间反铁磁交换可以通过空穴对介导的超交换来实现。有趣的是，我们还发现，这些虚拟跳跃过程相互竞争，导致弱层内铁磁交换。此外，我们还研究了自旋-轨道耦合对超交换的影响以及Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。最后，我们从密度泛函理论中提取微观模型参数，用于分析单层$\mathrm{CrI}_3$中的交换相互作用。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Spin Wave Theory of Double Exchange Magnets
在自旋波（1/S）展开下，研究了局域自旋之间存在直接超交换耦合的各向同性半金属双交换磁体。研究了T=0时铁磁相自旋波谱（包括量子修正）的动量依赖性。计算结果表明，只要外加磁场不太强，双交换-超交换竞争并不导致双子格倾斜自旋有序的稳定.
2000-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Contrasting magnetism in isovalent layered LaSr3NiRuO4H4 and LaSrNiRuO4 due to distinct spin-orbital states
最近合成的第一个4d过渡金属氧化物氢化物LaSr_3NiRuO_4H_4具有不寻常的高H：O比，令人惊讶地显示没有磁序低至1.8 K。这与具有相当高的铁磁（FM）有序居里温度TC（约250 K）的类似的不寻常的低价Ni+ -Ru 2+层状氧化物LaSrNiRuO 4形成鲜明对比。在这项工作中，使用密度泛函计算的晶体场能级图和超交换图片的帮助下，我们发现，对比的磁性是由于不同的自旋轨道状态的Ru 2+离子（除了常见的Ni+ S=1/2状态，但具有不同的轨道状态）：Ru 2 + S=0状态的LaSr 3 NiRuO 4 H4，但Ru 2 + S=1状态的LaSrNiRuO 4。由于RuH 4 O2八面体配位，Ru 2 + S=0态具有（xy）2（xz; yz）4占据，然后Ru 2+离子稀释S=1/2 Ni+亚晶格，因此具有非常弱的反铁磁（AF）超交换，因此在LaSr 3 NiRuO 4 H4中不存在磁序。与此相反，LaSrNiRuO 4中的Ru 2 + S=1态具有（3 z2-r2）2（xz; yz）3（xy）1占据，这是由于平面正方形RuO 4的配位，然后S=1/2 Ni+和S=1 Ru 2+之间的多轨道FM超交换导致了LaSrNiRuO 4中的高TC。这项工作突出了自旋轨道状态在确定不同的磁性的重要性。
2019-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetic insulating state in tensile-strained LaCoO$_3$ thin films
利用局域密度近似+ Hubbard $U$（LDA+ $U$）方法，我们发现在拉伸应变LaCoO $_3$外延薄膜中观察到的铁磁绝缘态很可能是低自旋（LS）和高自旋（HS）Co的混合态，即HS/LS混合态.与其它FM态相比，包括中间自旋（IS）态（LDA+ $U$中的\textit{metallic}）（它只由IS Co组成）和绝缘的IS/LS混合态，HS/LS态是最有利的一种。HS/LS态的FM有序通过相邻LS和HS Co之间的超交换相互作用得以稳定.我们还表明，Co自旋态可以通过核磁共振（NMR）谱测量Co核上的电场梯度（EFG）来识别.
2012-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual ferromagnetic critical behavior owing to short-range antiferromagnetic correlations in antiperovskite Cu1-xNMn3+x(0.1<x<0.4)
对于铁磁体，从简单的金属到强关联的氧化物，居里温度（TC）附近的临界行为可以分为几个普遍的类别。本文报道了锰氮化物Cu_（1-x）NMn_（3 +x）（0.1<x<0.4）的一种不寻常的临界行为。虽然TC以下的临界行为可以很好地描述平均场（MF）理论，强大的临界波动超出任何普遍的类的预期，观察到TC以上的x=0.1。临界涨落随着x的增加而减弱，最终在x=0.4时恢复到类似MF的临界行为。此外，所有样品的顺磁磁化率偏离居里-外斯（CW）定律略高于TC。这个偏差随着x的增加而逐渐模糊。我们的电子自旋共振测量揭示了TC以上的短程反铁磁有序解释了不寻常的临界行为和CW定律的崩溃。
2015-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic superexchange of a 90 degree Cu-O-Cu bond
在二级自旋轨道相互作用下研究了矩形Cu-O-Cu键的磁各向异性。这种化学键是边共用CuO_2链的铜酸盐所特有的，也存在于Cu_3O_4平面或梯形化合物中。对于铜自旋之间的铁磁耦合，发现一个易磁化轴垂直于铜氧斑，这与Li_2CuO_2的实验自旋结构一致。此外，伪偶极相互作用的推导。在Cu_3O_4平面（例如Ba_2Cu_3O_4Cl_2或Sr_2Cu_3O_4Cl_2中存在）的情况下，它的估计值比通常的偶极-偶极相互作用小两个数量级。
1999-03-01 cond-mat.str-el
Ultrafast enhancement of ferromagnetic spin exchange induced by ligand-to-metal charge transfer
利用光直接改变磁性材料中的自旋交换能可以实现对其磁性状态的超快控制。目前的方法依赖于调谐电荷跳跃幅度，通过光学激发磁性位点之间的虚拟或真实电荷转移跃迁（CT）来介导交换。在这里，我们表明，当交换是由非磁性配体介导的，它可以通过光学激发一个真正的CT过渡从配体的磁性网站，引入低阶虚拟跳跃的贡献，大大增强。我们证明了亚皮秒增强超交换占主导地位的铁磁体CrSiTe 3通过这种机制，使用相位分辨相干声子谱。这种技术也可以应用于顺磁相，以将光诱导的交换改性与改变磁化的其他超快效应分离。该协议可以广泛地应用于工程热不可及的自旋哈密顿在超交换占主导地位的磁铁。
2019-10-14 cond-mat.str-el
Strain-Induced Room-Temperature Ferromagnetic Semiconductors with Large Anomalous Hall Conductivity in Two-Dimensional Cr2Ge2Se6
通过密度泛函理论计算，我们预测了一个稳定的二维（2D）铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Se $_6$，其中的居里温度$T$ $_c$可以显着提高超过室温，通过施加百分之几的应变。此外，2D Cr $_2$ Ge $_2$ Se $_6$和Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$中的异常霍尔电导率被预测为与Fe和Ni的铁磁金属中的异常霍尔电导率相当，并且比稀磁半导体Ga（Mn，As）中的异常霍尔电导率大一个数量级。基于超交换相互作用，应变对二维Cr $_2$ Ge $_2$ Se $_6$中$T$ $_c$的增强可以通过Cr的3个$d$轨道和Se的4个$p$轨道之间能量差的减小来理解。我们的发现突出了通过应变获得室温铁磁半导体的微观机制。
2019-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Orbital-resolved superexchange and topological magnon bands in MXene Fe$_2$C
School of Science, Shenyang University of Technology（沈阳工业大学理学院）；Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences（中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室）；College of Physics and Electronic Engineering, Chongqing Normal University（重庆师范大学物理与电子工程学院）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）
本研究通过第一性原理和线性自旋波方法，揭示了MXene Fe$_2$C中轨道分辨超交换机制及其磁振子能带的拓扑性质，为自旋电子学应用提供理论指导。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Spin Waves, Phase Separation, and Interphase Boundaries in Double Exchange Magnets
我们研究了一个经典的双交换磁铁与直接反铁磁超交换耦合，J，局域自旋之间。结果表明，铁磁基态的失稳与增加J导致相分离，后者总是抢占自旋波不稳定性（磁振子谱软化）。实验还发现，样品的铁磁区和反铁磁区的分界线往往是突变的。
2002-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Superexchange theory of electronic polarization driven by relativistic spin-orbit interaction at the half-filling
应用有效半满Hubbard模型的Berry相位理论，推导了相对论自旋轨道耦合驱动下电子极化的解析表达式。模型本身是在Wannier基础上构建的，使用局域密度近似下第一原理电子结构计算的输入，然后按照超交换理论的精神进行处理。所获得的极化具有以下形式：${\bf P}_{ij} = \boldsymbolε_{ji} \boldsymbol{\cal P}_{ij} \cdot [\boldsymbol{e}_i \times \boldsymbol{e}_j]$，其中$\boldsymbolε_{ji}$是键$\langle ij \rangle$的方向，$\boldsymbol{e}_i$和$\boldsymbol{e}_j$是该键中自旋的方向，并且$\boldsymbol{\cal P}_{ij}$是包含关于所考虑系统的晶体对称性的所有信息的伪矢量。该表达式描述了具有非共线但非极性磁性结构的各种磁体中的铁电活性，如果没有SO相互作用，则不会产生极化，包括磁电（ME）效应，由外部磁场中自旋的铁磁倾斜引起，以及自旋螺旋多铁性。用该理论分析了Cr $_2$ O $_3$和BiFeO $_3$的线性ME效应以及多铁性MnWO $_4$和$β$ -MnO $_2$的性质.在所有考虑的例子中，该理论完美地描述了激发极化的对称性。然而，在某些情况下，这种极化的值被低估了，这表明除了自旋和电子…
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual Exchange Bias Associated with Phase Separation in Perovskite Cobaltites
我们报告的观察不寻常的交换偏置现象，在掺杂的钙钛矿钴酸盐La_{1-x} Sr_{x} CoO_{3}（x = 0.15，0.18，和0.30），其中一个自发的相分离成嵌入在一个非铁磁基质的铁磁簇发生。当La_{1-x} Sr_{x} CoO_{3}样品在静态磁场中冷却通过冻结温度时，磁化磁滞回线表现出交换偏置，即，环移动到负磁场并且磁化变得不对称。当测量磁场足够大时，交换偏置消失。这些结果表明，在自发相分离系统中的本征相不均匀性可能会导致场冷却后的界面交换各向异性。强磁场中交换偏置的减小归因于铁磁区随磁场增大而扩展。
2005-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
2D Superexchange mediated magnetization dynamics in an optical lattice
磁交换相互作用和隧穿的竞争是在实际材料中观察到的许多复杂量子现象的基础。通过在自旋相关的光晶格中引入有效的自旋1/2玻色子，研究了扩展二维系统中的非平衡磁化动力学，并利用光晶格分别控制隧穿和超交换的共振条件.在制备了一个非平衡反铁磁有序态后，我们观察到由两个分离的速率控制的弛豫动力学，这两个速率与超交换和隧穿相关的基本哈密顿参数成比例。值得注意的是，与隧道非共振抑制，我们能够观察到超交换占主导地位的动态超过两个数量级的磁耦合强度，尽管存在空位。在这种情况下，测量的时间尺度与简单的理论估计一致，但这个2D，强相关和远离平衡的量子系统的详细动力学仍然是当前计算技术所无法达到的。
2014-11-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
The effects of Co3O4 on the Structure and Unusual Magnetism of LaCoO3
使用具有不同La 2 O3和Co 3 O 4摩尔比的起始材料合成w=1.1、1.0、0.9、0.8和0.7的块状La_wCoO3颗粒。所得颗粒的特征在于与结晶Co 3 O 4相界面的LaCoO 3晶体。X射线和中子散射数据表明，Co 3 O 4含量对LaCoO 3相的平均结构和晶格参数影响不大，但磁化强度数据表明，Co 3 O 4含量强烈影响T_C ~ 89 K以下界面的铁磁有序性。除了铁磁长程序，LaCoO 3表现出反铁磁行为与一个不寻常的温度依赖性。磁场20 Oe < H < 5 kOe的磁化强度符合幂律（（T-T_C）/T_C）^beta行为（代表铁磁长程序）和S形卷积Curie-Weiss类行为（代表反铁磁行为）的组合。临界指数β =0.63 +-0.02与2D（表面）有序一致。Co 3 O 4的增加与铁磁性的增加密切相关。在T ~ 40 K以下，反铁磁性的减弱是由于远离Co_3O_4界面的核心区域随着T的降低而达到临界菱面体畸变的结果。我们引入一个模型，描述的界面区域的铁磁行为和不寻常的反铁磁性的核心区域。
2014-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-orbital liquids and insulator-metal transitions on the pyrochlore lattice
双轨道哈伯德模型，与电子额外耦合到一个复杂的磁背景，出现在烧绿石菱锰矿。背景涉及局部时刻Hund的耦合到电子，驱动双交换铁磁性，和反铁磁性（AF）的趋势所产生的竞争超交换。关键尺度包括哈伯德排斥和超交换，这两个都可以在这些材料中调整。它们控制从铁磁金属到自旋玻璃金属，然后到自旋玻璃（Mott）绝缘体的相变。我们提供了一个全面的描述这个模型的基态使用一个无限制的Hartree-Fock计划实现通过模拟退火过程，并建立金属-绝缘体过渡线变化的哈伯德相互作用和超交换。由于轨道挫折，电子已经在铁磁相中看到了有效的无序。反铁磁耦合和由此产生的磁无序进一步增强的障碍。因此，增加AF耦合转移的金属-绝缘体过渡到较低的哈伯德相互作用，并给它一个额外的“安德森”字符。我们提供了详细的结果的磁性和轨道的相关性，态密度，和光学电导率。
2022-11-15 cond-mat.str-el
Control of superexchange interactions with DC electric fields
我们讨论直流电场控制的超交换相互作用。我们首先提出了通用的反铁磁和铁磁超交换相互作用的有效性在广泛的一类莫特绝缘体，在那里我们还估计典型的场强观察直流电场效应：$\sim 1~\mathrm{MV/cm}$的无机莫特绝缘体，如过渡金属氧化物和$\sim 0.1~\mathrm{MV/cm}$的有机的。接下来，我们将这些结果应用到几何受挫的量子自旋系统。我们的理论广泛适用于（准）二维和薄膜系统和一维量子自旋系统的各种晶格，如正方形，蜂窝状，三角形，和kagome的。在本文中，我们把注意力集中在正方形格上和链上。对于正方形晶格，我们表明，直流电场可以控制最近邻和次最近邻交换相互作用的比例。在某些实际情况下，直流电场使两个次近邻相互作用不等价，最终使正方晶格量子自旋系统变为变形的三角晶格量子自旋系统。对于链，直流电场可以诱导单线态二聚体和Haldane二聚体有序。我们证明了在自旋链化合物$\mathrm{KCuMoO_4(OH)}$的情况下，当外加$\sim 1~\mathrm{MV/cm}$的直流电场时，海森堡反铁磁链中直流电场诱导的自旋能隙$\propto |\boldsymbol E|^{2/3}$将达到占主导地位的超交换相互作用的$\sim 10~\%$。
2021-07-19 cond-mat.str-el
Unusual strong ferromagnetism in site-ordered cubic Laves phase compound LuInCo$_4$ with Co-pyrochlore lattice
Kyoto University（京都大学）；Doshisha University（同志社大学）
本研究首次合成具有Co-烧绿石亚晶格的立方Laves相化合物LuInCo$_4$单晶，发现其在306K发生强铁磁转变，DFT计算揭示Co-3d平带诱导自旋极化，证明其是一种新型异常的巡游电子铁磁体。
2024-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual Symmetries in the Kugel-Khomskii Hamiltonian
立方钛酸盐的Kugel-Khomskii哈密顿量描述了具有三重简并$t_{2g}$轨道的$d^1$离子之间的自旋和轨道超交换相互作用。由于轨道不沿着垂直于轨道平面的“非活性”轴耦合，因此在任何这样的平面中的$|α>$轨道中的电子总数和相应的总自旋都是守恒的。Mermin-Wagner结构表明在非零温度下没有长程自旋有序。包含自旋轨道耦合允许这样的排序，但即使这样的激发光谱是无间隙的，由于连续对称性。因此，观察到的秩序和间隙需要更多的对称性破缺项。
2003-03-12 cond-mat.str-el
Theory of intermolecular exchange in coupled spin-1/2 nanographenes
开壳层纳米石墨烯可以共价键合并且仍然保持它们的局部矩，形成相互作用的自旋晶格。在苯型纳米石墨烯的情况下，Ovchinnikov-Lieb规则预测超结构的基态的自旋，从而预测分子间交换的符号。在这里，我们解决了这种类型的系统中的分子间交换的微观机制。我们发现，在一般情况下，三种不同的机制作出贡献。首先，洪德铁磁交换，促进重叠轨道中电子的铁磁相互作用。第二，分子间杂化驱动的超交换，与Anderson动力学交换相同，它是Hubbard- $U$能量标度的递减函数，并且总是反铁磁的。第三，库仑驱动的超交换，其作为$U$的函数增加，并且涉及在整个结构上延伸的激发分子轨道的虚拟激发。我们发现，库仑驱动的超交换可以是铁或反铁磁，占Ovchinnikov-Lieb规则。我们计算这些交换能的情况下，耦合$S=1/2$ phenalenyl triangulenes，使用多构型的方法都与哈伯德和扩展的哈伯德模型，从而解决的影响，长程库仑相互作用的交换相互作用。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Orbital order, anisotropic spin couplings, and the spin-wave spectrum of the ferromagnetic Mott insulator YTiO3
利用静电晶体场的点电荷计算方法，确定了铁磁莫特绝缘体YTiO_3的非简并轨道基态，与实验结果完全一致。基于轨道序，我们用微扰理论得到了描述最近邻Ti离子间磁超交换的有效自旋哈密顿量。超交换哈密顿量包括，除了各向同性海森堡耦合，反对称（Dzyaloshinskiii-Moriya）和对称各向异性项，所造成的自旋轨道相互作用的Ti离子。我们发现铁磁海森堡耦合的钛-钛键在晶体ab平面，但反铁磁的平面之间的钛-钛键，在矛盾的实验（这给铁磁耦合两者）。计算YTiO 3的各向同性耦合的现实值的困难已经在文献中报道。我们讨论这些差异的可能来源。然而，我们得到的对称和反对称各向异性的小得多的值可能是可靠的。因此，我们结合实验推导的各向同性耦合与计算的各向异性的，以确定磁顺序的Ti离子，这是发现是在令人满意的协议与实验。基于这种磁序，我们推导出自旋波谱。我们发现一个声学分支与一个非常小的带中心的差距和三个光学自旋波模式与相当大的带中心的差距。声学分支再现了在实验中报道的一个，和光学的是在一个令人满意的协议与实验，适当折叠的磁布里渊区。
2005-06-14 cond-mat.str-el
Unusual ferromagnetism in nanoparticles of doped oxides and manganites
掺杂氧化物纳米颗粒中异常大的铁磁性和锰氧化物纳米颗粒中增强的铁磁性趋势的观察最近受到关注。对于过渡金属掺杂的氧化物纳米颗粒的现象学的“电荷转移铁磁性”模型最近提出的Coey等人。从微观计算与电荷转移之间的缺陷带和混合价掺杂剂，作为水库，我们展示了如何异常高的铁磁响应的发展。在锰氧化物中纳米尺寸引起的铁磁倾向的难题也在相同的框架内解决，其中纳米颗粒表面的晶格缺陷和未补偿的电荷被证明重组具有增强的双交换的表面电子结构。
2011-11-08 cond-mat.str-el
Avoided ferromagnetic quantum critical point: Unusual short-range ordered state in CeFePO
用交流磁化率、比热和μ子自旋弛豫（$μ$ SR）方法研究了重费米子系统CeFePO单晶中Ce ~（4+）的电子自旋动力学.短程静态磁性发生在低于冻结温度Tg ~ 0.7 K，这阻止了系统访问假定的铁磁量子临界点。在$μ$ SR中，样品平均μ子不对称函数主要由低于10 K的强烈非均匀自旋波动决定，并表现出玻璃自旋动力学所期望的特征时间场标度关系，强烈证明了合作和临界自旋波动。整体行为既不能归因于正则自旋玻璃，也不能归因于其他无序驱动机制。
2012-10-19 cond-mat.str-el
Ferromagnetic Polarons, Phase Separation, Stripes and Polaron Lattice: The two- and three-dimensional ferromagnetic Kondo Model
我们采用无偏蒙特卡罗模拟研究了二维和三维铁磁Kondo晶格模型。给出了二维模型的相图，考察了磁序和铁磁极化子随反铁磁超交换J'和温度的稳定性。蒙特卡罗模拟表明，J' > 0.02时，单个极化子得到增强，而J' < 0.02时，除少量掺杂外，有利于团簇的长大和相分离.降低温度使铁磁极化子在实际的J' > 0.01时稳定，而相分离仅在非常小的J' < 0.01时有利.我们的蒙特卡罗模拟表明，低温可导致取决于J '的对角线或垂直条纹。对三维系统的模拟产生铁磁极化子，当独立的极化子不再适合系统时，铁磁极化子在较高的掺杂水平0.2 < x < 0.23时形成“极化子晶格”。在三维中没有观察到相分离的趋势。
2004-10-12 cond-mat.str-el
Calculation of Multipolar Exchange Interactions in Spin-Orbital Coupled Systems
利用LDA+U电子结构计算中密度矩阵的多极张量展开，发展了一种计算自旋轨道耦合体系多极交换相互作用的新方法。在平均场近似下，交换常数可以通过对翻转技术映射到一系列的总能量计算中。应用到二氧化铀中，发现了与以往研究不同的偶极反铁磁超交换耦合和四极铁磁超交换耦合。对自旋-晶格相互作用的进一步计算表明，自旋-晶格相互作用与超交换是同一量级的，四极部分的整体行为表现为它们之间的竞争。
2013-08-07 cond-mat.str-el
Two-dimensional ferromagnetic semiconductor VBr3 with tunable anisotropy
二维铁磁体因其在自旋电子学中的应用前景而受到广泛关注。在这里，我们探索的电子结构和单层的VBr $_{3}$在蜂窝晶格中的磁性，使用第一性原理计算，晶体场能级分析，和Monte Carlo模拟。结果表明，VBr $_{3}$块材具有$e'_{g}$ $^2$（$S$ =1）基态，轨道磁矩小，面内磁各向异性弱.这些结果很好地解释了最近的实验。更有趣的是，我们发现，拉伸应变的半导体VBr $_{3}$单层调谐到$a_{1g}$ $^1$ $e'_{g}$ $^1$的基态，从而产生一个大的轨道时刻和强大的面外各向异性。然后，在2.5 $\%$ -5 $\%$应变下，显著增强的FM超交换和单离子各向异性（SIA）将使$T_{\rm C}$从裸VBr $_{3}$单层的20 K提高到100-115 K。因此，VBr $_{3}$将是一种有前途的具有可调各向异性的二维FM半导体。
2020-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The Unusual Nature of Confined Modes in a Chiral System
自旋波传播的非互易性是一个众所周知的结果，反对称交换的贡献可能在磁性自旋系统，缺乏反演对称。在这种情况下，状态的能量可能取决于其动量的符号为ω（k）${\neq}$ ω（-k）。我们在这里讨论的后果，这种非互易性对反向传播的自旋波状态。在一个封闭的几何形状，我们发现状态与定义明确的节点，但与调制，使反转对称的模式分布的振幅丢失。这一特征导致了这样的建议，即在例如具有磁共振的铁磁微元件的铁磁共振研究中，附加特征可能变得可见，从而允许量化磁共振的幅度和方向。此外，这种非互易模式之间的干扰形成了模式限制的广义概念的基础。
2016-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual signatures of the ferromagnetic transition in the heavy Fermion compound UMn$_2$Al$_{20}$
本文报道了新立方化合物UT $_2$ Al $_{20}$（T=Mn，V，Mo）单晶的磁化率结果。磁化，比热，电阻率，和中子衍射结果的单晶和中子衍射和非弹性光谱的粉末样品的报告为UMn $_2$铝$_{20}$。对于T = V和Mo，观察到与温度无关的泡利顺磁性。对于UMn $_2$ Al $_{20}$，在$T_c$ = 20 K时，在磁化率中观察到铁磁转变。$T_c$的比热异常非常弱，而$T_c$的电阻率没有异常。我们讨论了这种行为的UMn $_2$铝$_{20}$的两种可能的起源：适度小的时刻巡回铁磁性，或诱导的本地时刻铁磁性。
2010-08-13 cond-mat.str-el
Novel Magnetic Chiral Structures and Unusual Temperature Hysteresis in the Metallic Helimagnet MnP
我们重新研究了经典的金属helimagnet MnP的磁化和中子散射实验的磁性。我们的中子散射结果表明，以前报道的低温螺旋磁相（T <47 K）的磁结构应该修改为由Dzyaloshinsky-Moriya相互作用产生的交替倾斜螺旋磁结构。在c轴上的LT螺旋磁相和高温铁磁相之间的中间温度（47 K < T <282 K）范围内，发现了沿b轴的弱铁磁行为。令人惊讶的是，IT弱铁磁相具有两种不同的状态，即大磁化（LM）和小磁化（SM）状态。SM状态出现与冷却从顺磁相以上292 K通过HT铁磁相和LM状态出现与升温从LT helmagnetic相。沿b轴的弱铁磁性和不寻常的温度滞后在IT相可以理解，通过假设一个自发形成的条纹结构交替排列的HT铁磁和LT helmagnetic域组成。
2014-03-13 cond-mat.str-el
Ferromagnetic ground state of an orbital degenerate electronic model for transition-metal oxides: exact solution and physical mechanism
本文给出了过渡金属氧化物一维电子模型在强耦合极限下的精确基态解。该模型包含了巡游电子的双简并轨道以及巡游电子与局域自旋之间的Hund耦合。证明了对于任何电子密度，基态都是完全铁磁体。我们的模型为窄带系统中的金属铁磁性提供了一个严格的例子。讨论了铁磁性的物理机制及其与高维系统如R $_{1-x}$ X $_x$ MnO $_3$的关系。由于巡游电子的轨道简并性，在单带情况下，超交换耦合可以是铁磁而不是反铁磁。
1998-10-21 cond-mat.str-el
Unusual magneto-elastic forces stabilize the insulating ferromagnetic state of manganites: the La(0.8)Ca(0.2)$MnO(3) case
在La $_{1-x}$ Ca $_{x}$ MnO $_3$，0.125 $<$ x $<$ 0.2中观察到的铁磁和绝缘状态的特征在于低于T $_C$的结构和磁性异常，类似于在x $_{Sr}$ $\approx$ 1/8中观察到的那些。用中子散射法研究了x $_{Ca}$ =0.2的超晶格{ \bf Q $_0$ }=（0，0，1 +/4）$_{cub}$峰和磁激发.这种超结构的出现与自旋动力学中的间隙的观察相关联，在{ \bf q $_0$ }波矢量（{ \bf q $_0$ }={ \bf Q $_0$ }- $τ$）处，在所有方向上具有相同的模量$|$ { \bf q $_0$ } $|$，这将色散分为两个区域。对于$|$ { \bf q} $|$ $<$ $|$ { \bf q $_0$ } $|$，分散分为两条或三条曲线。对于$|$ { \bf q} $|$ $>$ $|$ { \bf q $_0$ } $|$，磁激发锁定声学和光学声子能量，揭示了一种新的磁振动耦合。我们建议在两个不同的磁耦合，与两个铁磁介质参与到一个集体状态的分析。
2001-12-10 cond-mat.str-el
Reentrant spin glass behavior in a layered manganite La1.2Sr1.8Mn2O7 single crystals
本文详细研究了La $_{1.2}$ Sr $_{1.8}$ Mn $_{2}$ O $_{7}$单晶在低于$T_{c}$ = 121 K时的AC/DC磁化和纵向/横向输运性质。我们发现，在40 K以下的电阻率上升有关的再入自旋玻璃相在相同的温度下，伴随着额外的异常霍尔效应。来自普通霍尔效应的载流子浓度在转变期间保持恒定，并且接近标称掺杂水平（0.4个空穴/Mn）。这种自旋玻璃行为源于铁磁双交换和反铁磁超交换相互作用的竞争，导致相分离，即铁磁和反铁磁团簇的混合，表现为倾斜的反铁磁态。
2000-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural Aspects of Magnetic Coupling in CaV4O9
研究了自旋能隙系统CaV_4O_9中V_4O_9层的强介电性对自旋1/2 V离子间交换耦合常数的影响。局域自旋密度（LSD）计算表明V自旋占据d（x^2-y^2）轨道（x和y是V-V方向）。Kanamori-Goodenough超交换规则，以及LSD内铁磁和反铁磁排列的简并性，表明第二近邻耦合优于最近邻耦合，导致两个耦合的S=1/2元晶元系统。
1997-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
GdI_2: A New Ferromagnetic Excitonic Solid?
二维巨磁电阻系统GdI_2在铁磁转变点以下发展出一种不寻常的金属态，并在低温下变为绝缘态。有人认为，这种几何挫折，相关的穷人的金属是一个可能的候选人的铁磁激子液体。重整化的费米面支持在较低温度下通过无序有序机制进一步对称破缺到电荷有序的激子固体基态。几个实验预测调查这种独特的轨道相关的基态。
2008-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoelectric coupling at the interface of BiFeO3/La0.7Sr0.3MnO3 multilayers
由铁磁锰氧化物La_（0.7）Sr_（0.3）MO_3和铁电反铁磁BiFeO_3组成的异质结构中的电场控制交换偏置最近已被实验证实。通过微观模型的哈密顿量，我们提供了一个可能的解释这种磁电耦合的起源。我们发现，在协议与实验结果，在BiFeO3接口的净铁磁矩。感应铁磁矩是体材料BiFeO 3中占主导地位的e_g电子双交换和t_2g自旋反铁磁超交换相互竞争的结果。这些同时铁磁和反铁磁倾向的平衡强烈影响的界面电子电荷密度，反过来，可以控制的BiFeO3铁电极化。
2010-12-07 cond-mat.str-el
Orbital and spin physics in LiNiO2 and NaNiO2
考虑过渡金属离子和负离子的库仑作用，推导了过渡金属离子（Ni^{3+}）三角晶格中过渡金属离子（O^{2-}）通过90度超交换相互作用的自旋轨道哈密顿量.在自旋轨道模型中导出的相互作用强烈受挫，最强的轨道相互作用选择不同的轨道对镍离子沿三个不同的晶格方向。在平均场论所支持的轨道有序相中，自旋-轨道相互作用可以通过破坏由强得多的轨道相互作用产生的U（1）对称性并恢复晶格的三重对称性而发挥重要作用。因此，有效的磁交换是不均匀的，包括铁磁和反铁磁自旋相互作用。由于铁磁相互作用仍然占主导地位，这还不能充分解释的磁性秩序的缺乏和磁化率的化学计量比LiNiO_2的低温行为。LiNiO_2和NaNiO_2物理性质的差异主要是由于Ni-O-Li-O-Ni键的共价性较低，导致LiNiO_2的面间超交换较弱，在超交换和Jahn-Teller耦合之间存在较强的面内竞争时，不足以稳定轨道长程序。
2005-07-07 cond-mat.str-el
