本文研究了极性铁磁体Ga V $_4$ S $_8$的磁共振谱的方向二向色性。虽然四种类型的结构域在零场下能量退化,但由于单轴磁各向异性,通过施加磁场,每个域的磁共振被很好地分离。因此,在没有畴抵消的情况下,清楚地观察到高达20%的定向二向色性。因此,目前的观察表明,不仅磁电单畴晶体,而且磁电多畴样品可以用于实现微波(光)二极管由于缺乏反转域。
英文摘要:
We have investigated the directional dichroism of magnetic resonance spectra in the polar ferromagnet GaV$_4$S$_8$. While four types of structural domains are energetically degenerated under zero field, the magnetic resonance for each domain is well separated by applying magnetic fields due to uniaxial magnetic anisotropy. Consequently, the directional dichroism as large as 20 % is clearly observed without domain cancellation. The present observation therefore demonstrates that not only magnetoelectric mono-domain crystals but also magnetoelectric multi-domain specimens can be used to realize microwave (optical) diodes owing to the lack of inversion domains.
Electronic structure of the novel high-$T_{\rm C}$ ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb: x-ray magnetic circular dichroism and resonance photoemission spectroscopy studies
X-ray magnetic circular dichroism evidence of intrinsic $d$-wave altermagnetism in rutile-structure NiF$_2$
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);Osaka Metropolitan University(大阪公立大学);Diamond Light Source(钻石光源);University of Oxford(牛津大学);Pohang University of Science and Technology(浦项科技大学)
Thickness-dependent ferromagnetic metal to paramagnetic insulator transition in La$_{0.6}$Sr$_{0.4}$MnO$_3$ thin films studied by x-ray magnetic circular dichroism
金属过渡金属氧化物在临界厚度的几个单层(ML)上发生金属-绝缘体转变(MIT),但其驱动机制仍然存在争议。用X射线吸收光谱和X射线磁圆二色性研究了铁磁金属La $_{0.6}$ Sr $_{0.4}$ MnO $_3$的MIT随厚度的变化。当膜厚度在MIT的临界厚度(6 - 8 ML)上减小时,观察到铁磁信号逐渐减小并且伴随着顺磁信号的增加,而Mn价态朝向Mn $^{3+}$突然减小。这些观察结果表明,铁磁相逐渐和最有可能不均匀地变成顺磁相,两个阶段突然成为绝缘的临界厚度。
Cycloidally modulated magnetic order stabilized by thermal fluctuations in the Néel-type skyrmion host GaV$_4$S$_8$
我们报告的小角中子散射研究的空隙尖晶石GaV $_4$ S $_8$,揭示了长波长的磁状态是摆线调制。这为最近声称存在于该化合物中的Néel型skyrmions的形成提供了直接支持。与所有其他大块Skyrmion基质材料形成鲜明对比的是,在冷却时,调制的磁性状态转变为铁磁状态。这些结果表明,GaV $_4$ S $_8$中的所有调制态,包括Skyrmion态,都能从热涨落中获得稳定性,而在较低温度下,铁磁态的出现符合强易轴磁各向异性。在铁磁态和调制态之间的过渡附近,我们的研究也证明了相位共存和类孤子状态。
Soft x-ray magnetic circular dichroism of LaCoO$_{3}$, La$_{0.7}$Ce$_{0.3}$CoO$_{3}$, and La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$CoO$_{3}$ films: Evidence for Co valency-dependent magnetism and magnetic anisotropy
Anisotropic spin-density distribution and magnetic anisotropy of strained La$_{1-x}$Sr$_x$MnO$_3$ thin films: Angle-dependent x-ray magnetic circular dichroism
铁磁薄膜的磁各向异性是由衬底的外延应变通过应变诱导的轨道磁矩和自旋极化电子空间分布的各向异性引起的。然而,在铁磁金属La $_{1-x}$ Sr $_x$ MnO $_3$(LSMO)薄膜研究的X射线线性二色性(XLD)的优先轨道占领一直被发现的平面外的拉伸和压缩外延应变,因此无关的磁各向异性。为了解开这个谜团,我们直接探测自旋极化电子在LSMO薄膜中的优先轨道占领的角度相关的X射线磁性圆二色性(XMCD)的应变。自旋密度分布的各向异性被认为是在平面内的拉伸应变和平面外的压缩应变,与所观察到的磁各向异性。XLD观察到的普遍存在的面外优先轨道占据归因于表面磁死层中自旋向上和自旋向下的面外轨道的占据。
Magnetic Excitations in the Multiferroic Néel-type Skyrmion Host GaV$_4$S$_8$
对GaV单晶$_4$ S $_8$进行了宽带微波光谱研究,该单晶在13 K以下呈现出复杂的磁相图,包括摆线、Néel型skyrmion晶格以及场极化铁磁相.在零和小磁场两个集体模式被发现在5和15 GHz,这是在这个易轴磁铁的摆线状态的特点。在有限场中,进入skyrmion晶格相,光谱转变成多模模式,吸收峰接近4,8和15 GHz。发现GaV $_4$ S $_8$中的自旋激发谱及其场依赖性与在具有布洛赫型skyrmions的材料中观察到的自旋激发谱密切相关。明显的差异产生于强单轴磁各向异性的GaV4S8不存在于迄今已知的skyrmion主机。
Investigation of the magnetic ground state of GaV$_4$S$_8$ using powder neutron diffraction
用交流磁化率和粉末中子衍射研究了多晶Néel skyrmion宿主材料GaV $_4$ S $_8$的磁性基态。在没有外加磁场的情况下,Ga V $_4$ S $_8$在13 K以下经历从顺磁性到摆线态的转变,然后在6 K以下经历类铁磁性的转变。从交流磁化率和粉末中子衍射的证据,我们已经确定了相称的磁性结构在1.5 K,与有序的磁矩$0.23(2)~μ_{\mathrm{B}}$的V1网站和$0.22(1)~μ_{\mathrm{B}}$的V2网站。这些磁矩具有类似铁磁的排列,但V2位上的磁矩以39(8)$^{\circ}$倾斜远离V $_4$簇。在6和13 K之间存在的无公度磁相,我们提供了一个彻底和仔细的分析,这种材料所表现出的摆线磁结构,使用粉末中子衍射。
Establishing magneto-structural relationships in the solid solutions of the skyrmion hosting family of materials: GaV$_4$S$_{8-y}$Se$_{y}$
以多晶和单晶形式合成了GaV $_4$ S $_{8-y}$ Se $_y$ $(y = 0$到$8)$系列材料,并对其结构和磁性进行了深入研究。这些材料中的每一种在环境温度下以$F\bar{4}3m$空间群结晶。然而,与分别在42和41 K经历结构转变到$R3m$空间群的端元GaV $_4$ S $_8$和GaV $_4$ Se $_8$相反,$7)$的固溶体$(y = 1$在低至1.5 K时保持立方对称性。在零外加磁场下,该系列化合物的末端成员在13 K(GaV $_4$ S $_8$)和18 K(GaV $_4$ Se $_8$)处具有铁磁性,而中间化合物表现出类似自旋玻璃的基态.我们表明,磁结构的GaV $_4$ S $_8$显示本地化的V阳离子上的自旋,表明电荷排序机制驱动的结构相变。我们的结论是,在零场的系列的端部成员的结构和铁磁转变的观察是一个skyrmion相的稳定的先决条件,并讨论如何在没有这些过渡的$y = 1$ $7$材料可以解释它们的结构特性。
Magnetic Properties and Electronic Configurations of Mn Ions in the Diluted Magnetic Semiconductor Ba$_{1-x}$K$_{x}$(Zn$_{1-y}$Mn$_{y}$)$_{2}$As$_{2}$ Studied by X-ray Magnetic Circular Dichroism and Resonant Inelastic X-ray Scattering
用X射线磁圆二色性(XMCD)和Mn $L_{2,3}$边的共振非弹性X射线散射(RIXS)研究了新稀磁半导体Ba $_{1-x}$ K $_{x}$(Zn $_{1-y}$ Mn $_{y}$)$_{2}$ As $_{2}$的磁性和电子激发.对XMCD谱的求和规则分析得到了$0.45μ_{\text{B}}$ /Mn的净自旋矩和$0.05μ_{\text{B}}$ /Mn的小轨道矩。这表明Mn原子处于$d^{5}$的高自旋构型中,而Mn离子之间存在竞争的铁磁和反铁磁相互作用降低了净自旋矩。RIXS光谱显示从1至6 eV能量损失的宽峰,其源自Mn离子的$d$-$d$晶场激发。通过与Ga $_{1-x}$ Mn $_{x}$ As的RIXS谱线形状的比较,我们认为Ba $_{1-x}$ K $_{x}$中Mn的基态(Zn $_{1-y}$ Mn $_{y}$)$_{2}$由于$_{2}$不仅由电荷转移的$3d^{5}\underline{L}$电子构型组成,($\underline{L}$:配体空穴)具有如Ga $_{1-x}$ Mn $_{x}$ As中的弱结合空穴,但也具有具有自由空穴的纯$3d^{5}$构型。
Stability of Néel-type skyrmion lattice against oblique magnetic fields in GaV$_4$S$_8$ and GaV$_4$Se$_8$
空穴尖晶石GaV $_4$ S $_8$和GaV $_4$ Se $_8$中的Néel型skyrmion的取向通过Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用与其底层晶体结构的极轴相关联。在这些晶体中,skyrmion晶格相存在于平行于这些轴的外部施加的磁场中,并承受高达某个临界角的倾斜磁场。在这里,我们映射出的skyrmion晶格相在这两种晶体中的稳定性作为一个功能的磁场角度和幅度使用动态悬臂梁磁强计。测得的相图再现最近的理论模型预测的主要功能,包括重入摆线相在镓V $_4$硒$_8$。尽管如此,我们观察到一个更大的鲁棒性的skyrmion相位斜场,这表明可能的改进模型。除了确定之间的摆线,skyrmion晶格,铁磁状态的散装过渡,我们测量额外的异常在镓$_4$硒$_8$,并将它们分配到磁状态局限于极性结构域壁。
X-ray magnetic circular dichroism and resonant inelastic X-ray scattering explained: role of many-body correlation and valence fluctuations
Seoul National University(首尔大学);Institute for Basic Science(基础科学研究院);SLAC National Accelerator Laboratory(斯坦福直线加速器国家实验室);Fudan University(复旦大学);University of California, Davis(加州大学戴维斯分校);University of Illinois(伊利诺伊大学);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院)