八面体的La $_2$ Ni $_7$和菱面体的Y $_2$ Ni $_7$分别是弱巡游反铁磁体(wAFM)和铁磁体(wFM)。采用X射线粉末衍射和磁性测量相结合的方法研究了$A_2B_7$金属间化合物($A$ = La,Y,$B$ = Ni)的晶体结构和磁性。具有$0 \leq x \leq 1$的La $_{2-x}$ Y $_x$ Ni $_7$金属间化合物以Ce $_{2}$ Ni $_7$型六方结构结晶,其中Y优先位于[ $AB_2$ ]单元中。具有较大Y含量的化合物($1.2 \leq x < 2$)以六方和菱方(Gd $_2$ Co $_7$型)结构结晶,在属于[ $AB_5$ ]单元的$A$位点中Y逐渐取代La。Y $_2$ Ni $_7$仅以菱面体结构结晶。平均泡孔体积随Y含量线性减小,而由于几何约束,c/a比在$x = 1$处呈现最小值。磁性强烈地依赖于结构类型和Y含量。La $_{2}$ Ni $_7$显示出复杂的变质磁性行为,具有分裂的原子力显微镜峰。x = 0.25和0.5的化合物显示wAFM基态和两个变磁跃迁,第一个朝向中间wAFM状态,第二个朝向FM状态。TPDMATHABMZ和第二临界场随Y含量增加,表明AFM状态稳定。LaYNi $_7$作为两种结构类型之间的边界,在低场下呈现非常wFM的状态,并且随着外加场的增加呈现AFM状态。所有含$x > 1$和菱形相的化合物都是wFM,$T_C$ = 53(2)K。除了实验研究,第一性原理计算使用自旋极化已被执行来解释的演变$0 \leq x < 2$的结构相稳定性和磁有序。
英文摘要:
Hexagonal La$_2$Ni$_7$ and rhombohedral Y$_2$Ni$_7$ are weak itinerant antiferromagnet (wAFM) and ferromagnet (wFM), respectively. The crystal structure and magnetic properties of $A_2B_7$ intermetallic compounds ($A$ = La, Y, $B$ = Ni) have been investigated combining X-ray powder diffraction and magnetic measurements. The La$_{2-x}$Y$_x$Ni$_7$ intermetallic compounds with $0 \leq x \leq 1$ crystallize in the Ce$_{2}$Ni$_7$-type hexagonal structure with Y preferentially located in the [$AB_2$] units. The compounds with larger Y content ($1.2 \leq x < 2$) crystallize in both hexagonal and rhombohedral (Gd$_2$Co$_7$-type) structures with a progressive substitution of Y for La in the $A$ sites belonging to the [$AB_5$] units. Y$_2$Ni$_7$ crystallizes in the rhombohedral structure only. The average cell volume decreases linearly versus Y content, whereas the c/a ratio presents a minimum at $x = 1$ due to geometric constrains. The magnetic properties are strongly dependent on the structure type and the Y content. La$_{2}$Ni$_7$ displays a complex metamagnetic behavior with split AFM peaks. Compounds with x = 0.25 and 0.5 display a wAFM ground state and two metamagnetic transitions, the first one towards an intermediate wAFM state and the second one towards a FM state.T$_N$ and the second critical field increase with the Y content, indicating a stabilization of the AFM state. LaYNi$_7$, which is as the boundary between the two structure types, presents a very wFM state at low field and an AFM state as the applied field increases. All the compounds with $x > 1$ and containing a rhombohedral phase are wFM with $T_C$ = 53(2) K. In addition to the experimental studies, first principles calculations using spin polarization have been performed to interpret the evolution of both structural phase stability and magnetic ordering for $0 \leq x < 2$.
Relation between the weak itinerant magnetism in $A_2$Ni$_7$ compounds ($A$ = Y, La) and their stacked crystal structures
用电子能带计算方法研究了$A_2$ Ni $_7$化合物($A$ = {Y,La})的弱巡游磁性与其多晶结构的关系。这些化合物结晶为两种结构,分别由六方$2H$-La $_2$ Ni $_7$(Ce $_2$ Ni $_7$型)和菱方$3R$-Y $_2$ Ni $_7$(Gd $_2$ Co $_7$型)的两个和三个[ $A_2$ Ni $_4$ + 2 $A$ Ni $_5$ ]单元的嵌段的堆叠产生.实验上,$2H$-LaPDMATHABMSNi $_7$是弱巡游反铁磁体,而$3R$-YPDMATHABMSNi $_7$是弱巡游铁磁体.从本第一原理计算的非自旋极化状态,两种化合物的电子态密度与一个尖锐的和狭窄的峰集中在费米能级对应于从$3d$-Ni的平坦带。这引起磁不稳定性,并且与顺磁状态($ΔE \simeq$ ~ 35 meV/f.u.)相比,两种化合物在铁磁(FM)级中更稳定。五个Ni位的磁矩随它们相对于[ $A_2$ Ni $_4$ ]和[ $A$ Ni $_5$ ]单元的位置而变化:它们在[ $A_2$ Ni $_4$ ]单元中最小,在两个[ $A$ Ni $_5$ ]单元之间的界面处最大。对于$2H$ -La $_2$ Ni $_7$,已经提出并发现具有与FM状态的能量相当的反铁磁(AFM)结构。该AFM结构由两个FM单元块描述,这两个FM单元块具有相反的Ni自旋符…
First-order ferromagnetic transitions of lanthanide local moments in divalent compounds: An itinerant electron positive feedback mechanism and Fermi surface topological change
Itinerant-localized crossover and orbital dependent correlations for 4$f$ electrons in cerium-based ternary 122 compounds
采用密度泛函理论结合单格位动力学平均场论,系统地研究了铈基三元122化合物Ce $M_{2}$ Si $_{2}$(其中$M =$ Ru,Rh,Pd,Ag)的电子结构.计算了动量分辨谱函数、总态密度和4个$f$分态密度、自能函数和价态涨落。所得结果与已有的实验数据吻合较好。有人建议,在增加原子序数从Ru到Ag,4 $f$电子应该变得越来越本地化。当$M$从Pd转变为Ag时,可能出现由化学压力驱动的4个$f$电子的巡回局域交叉。特别地,根据4个$f$自能函数的低频行为,我们在CeAg $_{2}$ Si $_{2}$中发现了一个轨道选择性的4个$f$绝缘态,这是完全出乎意料的.
High-throughput screening of Half-antiperovskites with a stacked kagome lattice
半反钙钛矿(HAP)是一类由堆叠的可果美晶格组成的材料,因此具有奇异的磁性和电子态。我们进行高通量计算的基础上的密度泛函理论(DFT)和原子自旋动力学(ASD)模拟预测稳定的磁性HAPs M $_3$ X $_2$ Z $_2$(M = Cr,Mn,Fe,Co和Ni; X是从Li到Bi的元素之一,除了稀有气体和4 $f$稀土金属; Z = S,Se和Te),与结晶和机械稳定性评估。此外,磁基态是通过利用DFT计算结合ASD模拟得到的。原子力显微镜kagome晶格中存在的自旋阻挫表现为面内FM和AFM耦合的竞争行为。对于总数为930 HAP组合物考虑,我们已经发现了23个化合物,稳定在非共线反铁磁(AFM)状态和11个化合物,具有铁磁(FM)秩序。
Putative quantum critical point in the itinerant magnet ZrFe$_4$Si$_2$ with a frustrated quasi-one-dimensional structure
化合物ZrFe $_4$ Si $_2$中的Fe亚晶格具有几何阻挫和准一维性。因此,我们研究了ZrFe $_4$ Si $_2$中的磁性行为及其在Ge取代Si后和在静水压下的应用,使用结构,磁性,热力学和电输运探针的演变。磁性测量表明,ZrFe $_4$ Si $_2$持有的有效力矩$μ_{\rm eff}= 2.18~μ_{B}$的顺磁性Fe的时刻。在低温下,化合物在低于6K时显示出弱的短程磁序。我们的研究表明,Ge取代Si增加了单胞体积,并将短程有序稳定为长程自旋密度波型磁有序。另一方面,使用电阻率测量的ZrFe $_4$(Si $_{0.88}$ Ge $_{0.12}$)$_2$的静水压力研究表明,在增加压力时的磁有序的连续抑制。因此,我们结合化学替代和静水压力的研究表明,在ZrFe $_4$ Si $_2$中存在晶格体积控制的量子临界点。
Imaging the coupling between itinerant electrons and localised moments in the centrosymmetric skyrmion magnet GdRu2Si2
磁skyrmion被认为是稳定的,只有在反演对称性破缺结构,但skyrmion晶格最近被发现在反演对称的Gd基化合物,刺激的stabilisationmechanism的问题。最近的一个理论建议,巡游电子和局部磁矩之间的耦合,是一个自然的结果,skyrmion是经得起检测,甚至使用非磁性探针,如光谱成像扫描隧道显微镜(SI-STM)。在这里,GdRu $_2$ Si $_2$的SI-STM观测揭示了局部态密度的模式,这些模式确实随底层磁性结构而变化。这些模式是定性再现模型计算假设巡回电子和本地化时刻之间的交换耦合。这些发现为理解GdRu $_2$ Si $_2$中skyrmion的形成机制提供了线索。
Itinerant Nature of Spin-Density-Wave Order in Ruddlesden-Popper Nickelates
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所);School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学学院)
Observation of Kondo lattice and Kondo-enhanced anomalous Hall effect in an itinerant ferromagnet
近藤屏蔽和磁相互作用之间的相互作用是理解重费米子化合物中复杂相的核心。然而,由导电(c)电子驱动的巡回磁序的作用在重费米子系统中由于材料候选者的稀缺而在很大程度上是未知的。在这里,我们证明了共存的相干近藤屏蔽和d轨道铁磁性的材料系统La $_{1-x}$ Ce $_x$ Co $_2$ As $_2$,通过全面的热力学和电输运测量。此外,利用角分辨光电子能谱(ARPES),我们进一步观察到费米能级附近的f轨道主导带($E_f$)和磁转变温度以下的f-c杂化特征,为铁磁有序存在下的近藤晶格态提供了强有力的证据.值得注意的是,通过改变Ce/La的比例,我们观察到在近藤晶格制度的异常霍尔效应(AHE)的大幅增强。霍尔电导率的值与第一原理计算结果定量匹配,并可归因于由$E_f$上Ce-4f和Co-3d轨道组成的拓扑节环产生的大Berry曲率密度.我们的研究结果指出,实现了一个新的平台,探索相关驱动的拓扑反应在一个新的近藤晶格环境。