Ferroelectricity at the Néel Temperature of Chromium in Rare-earth Orthochromites: Interplay of Rare-earth and Cr Magnetism
我们报道了在弱铁磁性的稀土正铬铁矿RCrO 3（R=稀土）中，只有当稀土离子具有磁性时，才会在低于铬的Néel温度（TNCr）时具有相当大的自发极化（P ~ 0.2 - 0.8 \muC /cm ~ 2）的铁电性。有趣的是，ErCrO 3（TC = 133 K）的铁电性在自旋重取向（Morin）转变（TSR ~ 22 K）时消失，在该转变以下，与Cr亚晶格相关的弱铁磁性也消失，表明弱铁磁性在诱导铁电性中的关键作用。此外，通过改变磁场的极性使自发磁化（M）反转，可以使铁电极化（P）反转，这表明强磁电效应。我们认为，RCrO_3的铁电性是由于极化场破坏了对称性和Cr亚晶格中R离子的交换场稳定了极性态的共同作用而产生的。我们建议，一个类似的机制可以在同构的稀土正铁氧体，RFeO 3以及工作。
2012-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and Structural Properties of A-Site Ordered Chromium Spinel Sulfides: Alternating Antiferromagnetic and Ferromagnetic Interactions in the Breathing Pyrochlore Lattice
本文报道了尖晶石型硫化物LiInCr 4S 8、LiGaCr 4S 8和CuInCr 4S 8的磁性和结构性质的综合研究，其中Li+/Cu+和Ga 3 +/In 3+离子形成锌-铜型有序结构。同步辐射X射线衍射和磁化数据的基础上获得的多晶样品，这三个硫化物建议呼吸烧绿石磁铁交替反铁磁和铁磁相互作用的小和大的四面体，分别。测量的磁化过程的三个硫化物高达72 T是显着不同的。LiInCr 4S 8和CuInCr 4S 8的磁化曲线具有较大的磁滞回线，但形状不同，而LiGaCr 4S 8的磁化曲线没有磁滞回线。小四面体的几何挫折可能会产生各种各样的基态，表明这些反铁磁-铁磁呼吸烧绿石磁体中丰富的物理。
2018-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Softening of Spin-Wave Stiffness near the Ferromagnetic Phase Transition in Diluted Magnetic Semiconductors
采用自洽格林函数方法，研究了稀磁半导体中自旋波刚度的温度依赖性。注意，格林函数方法同时包括空间和温度波动，这在传统的外斯平均场论中是不可能的。有趣的是，我们发现当接近临界温度时，硬度急剧软化，这似乎解释了扩散区样品磁化曲线的神秘急剧下降。
2006-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Existence of vertical spin stiffness in Landau-Lifshitz-Gilbert equation in ferromagnetic semiconductors
通过推导基于$s$ - $d$模型的动力学自旋布洛赫方程，计算了巡游电子自旋极化引起的磁化力矩.我们发现，一阶梯度的磁化不均匀性引起的电流感应转矩，这是一致的，以前的工作。在二阶梯度下，我们发现了一个垂直于自旋刚度场的有效磁场。这个场与非绝热参数$β$成比例。我们发现，这个垂直自旋刚度项可以显着修改的磁畴壁结构的铁磁半导体，因此，应包括在Landau-Lifshitz-Gilbert方程在研究磁化动力学。
2010-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Unusual magnetism of layered chromium sulfides MCrS2 (M=Li, Na, K, Ag, and Au)
具有三角形Cr层的MCrS 2化合物（M=Li、Na、K、Cu、Ag和Au）显示出各种各样的磁性基态，范围从LiCrS 2中的Cr自旋的120度反铁磁顺序到AgCrS 2中的双条纹，NaCrS 2中的螺旋磁顺序，最后是KCrS 2中的铁磁Cr层。在从头计算能带结构的基础上，分析了Cr自旋间交换作用的各种贡献，解释了这种趋势是由于反铁磁直接最近邻d-d交换和通过Sp态的铁磁超交换之间的竞争，导致最近邻相互作用的符号随M离子半径的变化而变化.结果表明，其他重要的相互作用是层内第三近邻相互作用和层间交换。我们建议，强磁弹性耦合是最有可能负责至少一种材料的多铁性这个家庭，即，AgCrS 2。
2012-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Coherence and stiffness of spin waves in diluted ferromagnets
我们提出的数值分析结果的磁振子谱的超晶胞模拟二维和散装随机稀释铁磁体与长程对交换相互作用。我们发现，这些强烈无序系统的低能量光谱区域包含一个相干的组件，导致干涉现象表现出的最低激发能通过边界条件的一个显着的敏感性。这些激发能的组态平均值对超晶胞尺寸的依赖性可用于有效地确定自旋波刚度D。所开发的形式主义适用于铁磁锰掺杂的GaAs半导体与可选的掺入磷，得到的浓度趋势的D被发现与最近的实验合理的协议。此外，已经研究了Mn掺杂的GaAs和GAN半导体的自旋刚度与居里温度Tc的关系。结果发现，在这两个系统中的比率Tc/D表现出定性相同的依赖于Mn浓度。
2016-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Robust Intrinsic Ferromagnetism and Half Semiconductivity in Stable Two-Dimensional Single-Layer Chromium Trihalides
二维本征铁磁半导体是发展低维自旋电子器件的关键。利用密度泛函理论，我们证明了单层三卤化铬（CrX $_3$，X=F，Cl，Br和I）构成了一系列稳定的二维本征FM半导体.由于低的解理能和高的面内刚度，独立的SLCT可以容易地从块体晶体剥离。用HSE 06泛函方法计算的电子结构表明，体相和单层CrX $_3$都是具有间接带隙的半导体，它们的价带和导带在相同的自旋方向上完全自旋极化.发现CrBr $_3$和CrI $_3$的能隙和吸收边在可见光频率范围内，这意味着可能的光电子应用。此外，SLCT被发现具有每个分子式单元3 $μ_B$的大磁矩和相当大的磁各向异性能。利用海森堡自旋哈密顿量提取了SLCT的磁交换常数，并分析了各种交换相互作用的微观起源。近90 $^\circ$ FM超交换和直接反铁磁（AFM）交换之间的竞争导致FM最近邻交换相互作用。第二和第三近邻交换相互作用分别为FM和AFM，这可以用角度依赖的扩展Cr-X-X-Cr超交换相互作用来理解。此外，利用蒙特卡罗模拟还预测了SLCT的居里温度，并且通过施加双轴拉伸应变，可以进一步提高居里温度。强大的固有铁磁性，半磁导率和大的磁各向异性能量的独特组合，使SLCT作为下一代半导体自旋电子学应用的有前途的候选人。
2016-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Critical behavior of ferromagnets CrI3, CrBr3, CrGeTe3, and anti-ferromagnet FeCl2: a detailed first-principles study
利用第一性原理密度泛函理论和蒙特卡罗模拟计算了层状铁磁体三碘化铬（CrI 3）、三溴化铬（CrBr 3）、三碲化铬锗（CrGeTe 3）的居里温度和层状反铁磁体二氯化铁（FeCl 2）的尼尔温度。我们发展了一种计算方法来模拟层状磁性材料中的磁相互作用并计算其临界温度。我们提供了一个统一的方法来获得一个有效的海森堡哈密顿量的磁交换参数（J）的第一性原理，考虑到磁各向异性以及面外相互作用。我们得到的磁性相变行为，特别是临界温度，从磁化率和比热，使用三维Monte-Carlo（大都市）算法计算。计算的居里温度的铁磁材料（CrI 3，CrBr 3和CrGeTe 3），与实验值非常吻合。我们发现，在散装CrI 3与R3堆叠的层间相互作用是显着强于C2/m堆叠，与实验观察。我们发现，在R3碘化铬层间强相互作用的结果在面内和面外的易磁化轴之间的竞争。最后，我们计算了FeCl 2的Neel温度为47 +- 8 K，并表明FeCl 2的磁性相变发生在两个步骤与高温层内铁磁相变，和低温层间反铁磁相变。
2021-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure dependent and strain tunable magnetic ordering in ultrathin chromium telluride
二维（2D）碲化铬因其高居里温度而引起了人们极大的研究兴趣。在各种实验中发现它们的磁性是不同的，但是对其的理解仍然有限。在这项工作中，我们报告说，磁有序的碲化铬的结构依赖，可以通过外部应变调谐。基于第一性原理计算和蒙特卡罗模拟，我们分别在二维Cr 5 Te 8、CrTe 2和Cr2 Te 3层中显示了高居里温度和低居里温度下的长程稳定磁性和短程磁性。进一步发现，2%的压应变和2%的拉应变可以实现CrTe 2和Cr2 Te 3的铁磁-反铁磁转变，并且它们的易磁化轴通过中等的拉应变和压应变从面外调谐到面内.这种依赖于应变的磁耦合被发现与Cr-Cr直接交换有关，磁各向异性的变化被原子和轨道分辨的磁各向异性能和二阶微扰理论所理解。我们的研究结果揭示了结构和应变在确定二维碲化铬的磁有序性中的重要作用，揭示了在实验中观察到的不同的磁性的理解。
2021-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Chromium chalcohalide Janus monolayer ferromagnets with perpendicular magnetic anisotropy and high Curie temperature
Donostia International Physics Center（多诺斯蒂亚国际物理中心）；Department of Physics, University of Zagreb（萨格勒布大学物理系）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, CSIC（马德里材料科学研究所，西班牙国家研究委员会）；Laboratory of Nanostructured Surfaces and Coatings, Tomsk State University（托木斯克大学纳米结构表面与涂层实验室）；Institute for Quantum Materials and Technologies, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院量子材料与技术研究所）；Institute of Strength Physics and Materials Science, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院强度物理与材料科学研究所）；Saint Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC), Centro Mixto (CSIC-UPV/EHU)（材料物理中心（CFM-MPC），混合中心（西班牙国家研究委员会-巴斯克国立理工大学））
通过密度泛函理论，研究了非中心对称二维磁性材料铬硫卤化物单层CrXY（X=S, Se, Te; Y=Cl, Br, I）的磁性，发现1T相更稳定且所有动态稳定结构均显示铁磁耦合，其中CrSI和CrSeI具有垂直磁各向异性，并预测了高居里温度。
2026-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Spin-tunable thermoelectric performance in monolayer chromium pnictides
从历史上看，由于对热自旋波动的不稳定性，寻找二维（2D）磁体是一项困难的任务。金属通常也被认为是差热电（TE）材料。将二维的内禀磁性与导电性质相结合，人们可能会期望得到最差的热电材料。然而，我们将证明情况并非总是如此。在这里，我们研究自旋依赖TE性能的单层铬磷属元素化物（CrX，其中X = P，As，Sb和Bi）使用第一性原理计算的电子和声子，随着玻尔兹曼输运形式主义下的能量依赖的弛豫时间近似。所有的CrX单分子膜是动态稳定的，他们也表现出半金属铁磁有序。使用自旋阀设置与反平行自旋配置，在单层CrX的半金属性和铁磁性，使自旋自由度的操纵，以调整TE的优值（ZT）。在优化的化学势和工作温度为500 K，最大ZT值（= 0.22，0.12，和0.09）与反平行自旋阀设置CrAs，CrSb，和CrBi提高了几乎两倍的原始值（ZT = 0.12，0.08，和0.05）没有自旋阀配置。只有在CrX中自旋极化程度最低的CrP中，无自旋阀结构时的最大ZT（= 0.34）大于有自旋阀结构时的ZT（= 0.19）。我们还发现，在500 K，所有的CrX单层具有约0.02-0.08 W/m.K2，这可能是二维导体中的最佳值之一的特殊TE功率因数。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion stabilization at the domain morphology transition in ferromagnet/heavy metal heterostructures with low exchange stiffness
我们报道了在室温下在几种Pt/Co基薄膜异质结构中的微米级磁skyrmions的实验观察，这些异质结构被设计成具有低交换刚度、垂直磁各向异性和适度的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（iiiT）。我们发现，无论是实验和微磁学和分析建模，低交换刚度和适度的iFLOW的组合行动消除了充满活力的惩罚与形成畴壁的薄膜异质结构。当畴壁能量密度接近负值时，锐钛矿畴形态从均匀状态转变为锐钛矿条纹相。在Pt/Co、Pt/Co/Ni和Pt/Co/Ni/Re结构中，通过将Co厚度减小到居里温度极限（<0.3nm）来实现低交换刚度（由居里温度降低到400 K以下表示）。当Ni层与Cu合金化时，在较厚的Pt/Co/NixCu 1-x结构中发生类似的效果。在畴形态的这种转变处，当施加小的（< 1 mT）垂直磁场时，skyrmion相稳定，并且观察到包括skyrmion霍尔效应的电流诱导的skyrmion运动。观察到的温度和厚度引起的形态相变是类似的充分研究的自旋重取向转变发生在的限制，但我们发现，基本的能量平衡的存在下，一个irons的修改。
2021-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Layered CrGe1-xSe3+y with Cr Kagome Lattice and Antiferromagnetic Ordering
The University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
该研究报道了具有Cr Kagome晶格和反铁磁有序的分层CrGe1-xSe3+y材料的合成与性质，揭示了其反铁磁有序特性及铬的氧化态特征。
2026-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of interlayer and intralayer magnetism in three atomically thin chromium trihalides
我们进行了全面的研究，三种不同的磁性半导体，碘化铬$_3$，溴化铬$_3$，和氯化铬$_3$，通过将少量和双层样品的范德华隧道结。我们发现，随着卤素原子的变化，层间磁有序、交换能隙、磁各向异性以及磁振子激发都发生了系统的演化。通过拟合自旋波理论，考虑最近邻交换相互作用，我们能够进一步确定一个简单的自旋哈密顿描述所有三个系统。这些结果将二维磁性平台扩展到单个材料家族中的伊辛、海森堡和XY自旋类。使用磁光测量，我们还表明，铁磁性可以稳定下来，在各向同性CrBr $_3$单层，与转变温度仍然接近的散装。
2019-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Pivotal role of magnetic ordering and strain in lattice thermal conductivity of chromium-trihalide monolayers
理解自旋和声子之间的耦合对于控制磁性材料中的晶格热导率（$κ_l$）至关重要，正如我们在这里展示的CrX $_3$（X = Br和I）单层。我们发现，这些化合物表现出大的自旋-声子耦合（SPC），占主导地位的Cr原子的面外振动，导致显着不同的声子分散在铁磁（FM）和顺磁（PM）相。晶格热导率计算提供了额外的证据，强SPC，特别是大的$κ_l$被发现的FM相。最引人注目的是，PM和FM阶段表现出根本不同的行为与拉伸应变，其中$κ_l$增加与PM阶段的应变，并强烈减少FM阶段-我们解释通过分析声子寿命和散射率。综上所述，我们揭示了非常高的意义SPC上的声子输运CrX $_3$单层，结果可扩展到其他二维磁性材料，这将是有用的热自旋器件的进一步设计。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectroscopy, Photocatalytic Degradation and Stabilization of Atomically Thin Chromium Triiodide
作为一种具有磁性有序的二维铁磁半导体，原子级薄的三碘化铬是二维（2D）材料家族的最新成员。然而，基于CrI 3的器件和异质结构的现实探索是具有挑战性的，因为其在环境条件下的极端不稳定性。在这里，我们提出的CrI 3的拉曼特性，并证明，CrI 3的主要降解途径是光催化取代碘水。虽然Al 2 O3、PMMA和六方BN（hBN）的简单封装仅导致降解速率的适度降低，但最小化光暴露显著提高了稳定性，并且夹在hBN层之间的CrI 3片在空气中稳定>10天。通过监测降解过程中CrI 3/石墨烯异质结构的传输特性，我们表明，水铬溶液空穴掺杂石墨烯。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnons in chromium trihalides from \emph{ab initio} Bethe-Salpeter equation
本文利用从头算Bethe-Salpeter方程计算单层三卤化铬的磁振子色散与波函数，揭示卤素种类依赖性和Dirac点拓扑能隙，为二维材料磁振子定量建模及相互作用研究奠定基础。
2025-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable moiré magnetism in twisted double bilayers of chromium triiodide
本文报道了CrI3扭转双双层中电可调的莫尔磁性，通过磁光克尔显微镜观测到反铁磁与铁磁共存，并展示了电压辅助磁翻转，实现了对磁态的多种调控。
2024-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Metastable Cu$_{1-x}$CrTe$_2$ -- Completing the copper chromium delafossite series through soft chemistry
University of Geneva（日内瓦大学）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
本研究通过软化学方法合成了亚稳态Cu$_{1-x}$CrTe$_2$，揭示了低温拓扑化学路线在获取不可用传统固态合成方法合成的Cu(I)含碲亚稳态材料中的重要性。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Debye temperature of disordered bcc-Fe-Cr alloys
本文根据80- 300 K温度范围内~（57）Fe穆斯堡尔谱中心位移的温度依赖关系，确定了Fe_（100-x）Cr_x（0<x<99.9）无序合金的德拜温度TD。它的成分依赖性表现出一种有趣的非单调行为。对于0<x<~45以及~75<x<~95，德拜温度相对于金属铁的德拜温度值有所提高，并且在x=~3处存在局部最大值，其相对高度为纯铁的~12%。对于~45<x<~75和x>~95，德拜温度小于金属铁的德拜温度，在x=~55处有一个局部最小值，此时TD的相对降低量为~ 12%。第一个最大值与自旋波刚度系数D 0的最大值非常吻合，而在x>~95时观察到的相当陡峭的下降，这表明探针Fe原子与底层铬基体去耦，这可能与构成该组成区间内铬磁结构的自旋密度波有关。根据铁浓度最低的合金（x>99.9）的德拜温度计算的谐波力常数仅为纯铬的23%。
2009-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Applied electric field on zigzag graphene nanoribbons: reduction of spin stiffness and appearance of spiral spin density waves
我们研究了锯齿形石墨烯纳米带在铁磁和反铁磁边缘态下加电场时自旋刚度的降低和螺旋自旋密度波的出现。为此，我们利用广义布洛赫定理结合约束的方法，以保持在边缘的碳原子的磁矩的方向。我们发现铁磁组态的基态是不稳定的，导致螺旋基态，而反铁磁组态的基态是稳健的。我们还发现，自旋刚度在铁磁和反铁磁配置减少的电场的增加。因此，我们证明，不仅自旋刚度，而且Z字形石墨烯纳米带的基态可以通过电场控制。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uncovering A Two-Dimensional Semiconductor with Intrinsic Ferromagnetism at Room Temperature
二维材料由于具有从超导性到拓扑结构等一系列广泛的电子性质而受到人们的广泛关注。其中，那些具有磁性的是最理想的，使我们能够同时操纵电荷和自旋。基于第一性原理计算，我们证明了单层碘化砷化铬（CrIAs）是一种具有面外自旋磁化的本征铁磁半导体。间接带隙被预测为0.32 eV的多数自旋和3.31 eV的少数自旋，大到足以在室温下保持半导体功能。利用磁各向异性能的海森堡模型，用Monte Carlo方法估算了其居里温度，由于铬d和碘p轨道间强的直接交换作用，居里温度高达655 K，远高于室温。这一工作为室温下是否存在二维铁磁半导体提供了肯定的答案。而量子自旋电子器件的实际实现，由于缺乏合适的室温磁性材料而受到抑制，将迎来巨大的机遇。
2019-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Hole spin relaxation and coefficients in Landau-Lifshitz-Gilbert equation in ferromagnetic GaMnAs
采用Zener模型研究了GaMnAs铁磁材料中Landau-Lifshitz-Gilbert方程系数随温度的变化关系。我们首先根据微观动力学方程计算了空穴自旋弛豫时间。我们发现，空穴自旋弛豫时间通常是几十飞秒，并可以呈现非单调的温度依赖性，由于带间自旋混合的变化，受温度相关的塞曼分裂。利用空穴自旋弛豫时间，我们可以计算Landau-Lifshitz-Gilbert方程中的系数，如Gilbert阻尼、非绝热自旋力矩、自旋刚度和垂直自旋刚度系数。我们发现非绝热自旋力矩系数$β$在低温下约为$0.1\sim 0.3$，这与实验[Adam { \em et al.}，B { \bf 80}，193204（2009）]。随着温度的升高，$β$单调增加，并且可以在居里温度附近超过1。在使用$β<1$的低温状态下，吉尔伯特阻尼系数$α$随温度增加，显示出与实验[Sinova { \em et al.}，Phys. Rev. B { \bf 69}，085209（2004）; Khazen { \em等人}，{ \em同上} { \bf 78}，195210（2008）]。此外，我们预测，$α$随着温度的升高而降低，一旦$β>1$居里温度附近。我们还发现自旋刚度随温度的升高而降低，特别是在居里温度附近，这是由于有限$β$的修改。与Gilbert阻尼类似，垂直自旋刚度系数也被发现是非单调依赖于温度。
2011-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Carrier-induced Antisymmetric-symmetric Tendencies of Spin Stiffness in Zigzag Graphene Nanoribbons
应用推广的Bloch定理计算了锯齿形石墨烯纳米带的自旋刚度，并考虑了掺杂后的自旋刚度变化趋势。为了实现这一目的，通过应用约束方案方法将铁磁和反铁磁自旋排列固定在两个不同的边缘，构建了两种不同的平自旋螺旋结构。然后通过二次阶函数计算自旋刚度，该二次阶函数将自洽计算中的总能量差映射到海森堡哈密顿量上。我们发现了一个非常高的自旋刚度，正如先前通过超原胞计算所预测的那样。我们还发现空穴-电子掺杂引起自旋刚度的反对称性趋势。当考虑掺杂时，锯齿形石墨烯纳米颗粒的带宽度对自旋刚度的依赖性也具有类似的趋势。
2019-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy and spin glass-like behavior in molecular beam epitaxy grown chromium telluride thin films
利用反射式高能电子衍射（RHEED）、扫描隧道显微镜（STM）、振动样品磁强计和其他物理性能测试手段研究了纳米晶的结构、形貌、在Al $_2$ O $_3$（0001）和Si（111）上生长的（001）取向的Cr $_2$ Te $_3$薄膜的磁性和磁输运性质。（7 $\times$ 7）表面的表面。条纹状RHEED图案表明在两种基底上的平坦光滑的膜生长。STM研究表明表面原子呈六边形排列。从原子分辨STM图像确定的晶格参数与体相晶体结构一致。磁性测量表明薄膜是铁磁性的，居里温度约为180 K，在35 K以下观察到类似自旋玻璃的行为。磁输运测量表明，金属性质的薄膜与垂直磁各向异性沿$c$轴。
2015-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-order transition in the itinerant ferromagnet CoS$_{1.9}$Se$_{0.1}$
未掺杂的CoS $_2$是一种各向同性巡回铁磁体，在$T_{\rm C} = 122$ K处具有连续或接近连续的相变。在掺杂的CoS $_{1.9}$ Se $_{0.1}$系统中，居里温度降低到$T_{\rm C} = 90$ K，并且转变在性质上变得明显的一级。特别是，我们发现一个不连续的自旋动力学的演变，以及强的时间弛豫铁磁布拉格强度和小角度中子散射附近的铁磁过渡。在有序态下，长波长自旋激发为传统的铁磁自旋波，自旋波隙（$ < 0.04$ meV）可忽略，表明该体系也是一种优良的各向同性（软）铁磁体.在高达$0.9T_{\rm C}$的宽温度范围内，自旋波刚度$D(T)$遵循双磁振子相互作用理论$D(T) = D(0)(1 - AT^{5/2})$的预测，其中$D(0) = 131.7 \pm 2.8$ meV-ε $^{2}$。然而，刚度不会像$T \to T_{\rm C}$那样从下面塌陷。相反，准弹性中心峰突然发展的激发光谱中，发现在巨大的磁阻氧化物，如（La-Ca）MnO $_3$的结果非常相似。
2003-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Spin wave dispersion of 3d ferromagnets based on QSGW calculations
在准粒子自洽$GW$（QSGW）方法确定的基态基础上，我们用线性响应方法计算了横向自旋极化率。然后，我们提取自旋波（SW）色散的磁化率。我们处理bcc Fe，hcp Co，fcc Ni和B2型FeCo。由于QSGW更好地描述了独立粒子图像，计算的Fe，Co和Ni的自旋刚度常数在QSGW中比在局域密度近似（LDA）中更好地与实验一致，其中LDA中Ni的刚度是实验的两倍。对于Co，声和光分支的SW同意与实验。对于FeCo，我们在QSGW中得到的自旋刚度与实验中得到的自旋刚度有一定的差别。我们可能需要进一步的理论和实验研究的差异。
2019-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Glassy magnetic behavior in the metamagnetic DyAlO3 doped with Cr
研究了DyAl $_{0.926}$ Cr $_{0.074}$ O $_3$和DyAl O $_3$的磁性。我们发现这两种化合物都是反铁磁的，具有较低的Néel转变温度。在较高的温度下，磁特性表现出居里-外斯依赖性。当外加约2 T的磁场时，Néel温度消失，系统由反铁磁转变为弱铁磁。此外，在不同频率下，Cr掺杂化合物中的AC磁性测量显示出类似自旋玻璃的行为。这些转变进行了研究，并证实了比热测量。我们发现在掺杂有铬的化合物中存在变磁性和自旋玻璃，确定少量铬原子的添加改变了化合物DyAlO $_3$的磁性，从而导致诸如自旋玻璃样行为的新特征。
2013-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Theory of spin waves in ferromagnetic (Ga,Mn)As
在稀磁半导体中自旋的集体行为由它们的相互作用决定，并受底层晶体结构的影响。因此，我们开始与原子量子力学描述这个系统使用建议的变分微扰演算，然后转向新兴的宏观图像采用唯象常数。在这个框架内，我们研究自旋波和交换刚度的p-d齐纳模型的（Ga，Mn）As，它的薄层和大块晶体所描述的spds* 紧束缚近似。分析交换的各向异性部分，我们发现，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可能会导致摆线自旋排列和单轴面内各向异性的薄层，导致在较厚的膜表面的各向异性。我们还推导并讨论了自旋波对磁化强度和居里温度的贡献。我们的理论重建的值的刚度确定的磁化强度的温度依赖性，但再现只有部分从分析（Ga，Mn）As薄膜的旋进模式。
2010-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Influence of disorder on the ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors
用解析方法研究了无序对稀相（III，Mn）V半导体铁磁相变的影响。小无序的制度，并提高临界温度的无序被发现在平均场近似和零温自旋刚度的分析。由于无序，铁磁有序态周围的自旋波涨落获得有限的质量。在大的载流子带宽，自旋波质量的平方变为负值，表示铁磁基态的击穿和非共线磁序的开始。
2001-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of ferromagnetic and spin-wave resonances with crystalline order in thin films of full-Heusler alloy Co2MnSi
本文报道了用脉冲激光沉积法在$(100)$ MgO衬底上生长的Co-$_2$-MnSi薄膜的磁矩和磁各向异性随晶序的变化。随着退火温度（$T_A$）从400 ℃增加到600 ℃，薄膜变得更加有序。在600 $^0$ C退火的薄膜中\emph{L} $2_1$有序化的程度为$\approx 96%$ .在600 $^0$ ℃下退火的膜中，通过振动样品磁力测定法的静态磁化强度测量显示出具有低磁化率（$H_C$ $\approx$ 65 Oe）的每分子式单元4.95 $μ_B$的最大磁矩。在几个温度下测量的方位角和极角相关的铁磁共振（FMR）的严格分析允许确定与我们的系统相关的各种各向异性场作为$T_A$的函数。最后，我们已经评估了交换刚度常数下降到100 K使用自旋波模式的FMR谱。我们还估计了交换能以及刚度常数通过改变晶格参数\emph{ab-initio}使用Korringa-Kohn-Rostoker方法。
2013-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Efficient non-collinear antiferromagnetic state switching induced by orbital Hall effect in chromium
本文研究了Mn3Sn/Cr中由轨道霍尔效应诱导的反铁磁态电学切换，发现尽管Cr自旋霍尔角较小，其切换电流密度与重金属异质结构相当，且Cr中轨道电流高效转换为自旋电流，展示了轻金属作为高效轨道/自旋电流源的潜力。
2023-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
K$_2$Cr$_8$O$_{16}$ predicted as a half-metallic ferromagnet: Scenario for a metal-insulator transition
基于第一性原理的电子结构计算，我们预测了铬氧化物KPDMATHABMM Cr $_8$ O $_{16}$是一种半金属铁磁体，其费米能级只穿过多数自旋带，而少数自旋带具有半导体带隙.我们表明，双交换机制是负责所观察到的饱和铁磁性。我们讨论了在低温下观察到的金属-绝缘体转变的可能情况，我们认为，由费米面嵌套引起的无自旋费米子的无公度，长波长密度波的形成可能是电荷间隙的开放的起源。
2009-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Methods of electron transport in ab initio theory of spin stiffness
我们提出了一个从头算理论的自旋波刚度张量的有序和无序巡游铁磁体与对交换相互作用的方法，从无穷小自旋旋转。由此产生的公式承担一个明确的形式的线性响应系数，其中涉及单粒子格林函数和有效的速度运营商在最近的电子输运理论遇到。应用这种方法的理想金属晶体产生更可靠的值的自旋刚度比传统的病态收敛的实空间晶格求和。形式主义也可以结合相干势近似的有效介质处理随机合金，这自然会导致列入无序诱导的顶点校正的自旋刚度。随机fcc Ni-Fe合金的自旋波刚度的计算浓度依赖性可以归因于合金磁化强度的倒数值的变化。随机富铁bcc Fe-Al合金的计算表明，它们的自旋波刚度强烈降低，由于原子的有序性，这种效果发生，由于弱耦合的本地磁矩的Fe原子周围的Fe近邻的数量减少。
2020-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of micromagnetic parameters of ferromagnetic semiconductors (Ga,Mn)(As,P) and (Ga,Mn)As
本文报道了铁磁半导体（Ga，Mn）As和（Ga，Mn）（As，P）外延层的微磁参数的测定。（Ga，Mn）As的易磁化轴在样品平面内，（Ga，Mn）（As，P）的易磁化轴垂直于样品平面。我们使用一个光学模拟的铁磁共振激光脉冲诱导的磁化进动直接在时域测量。通过对一组泵浦-探测磁光数据的分析，我们确定了这两种材料的磁各向异性场、自旋刚度和吉尔伯特阻尼常数。我们发现，掺入10%的磷（Ga，Mn）As与6%的锰不仅导致预期的符号变化的垂直于平面各向异性场，但也增加了吉尔伯特阻尼和自旋刚度的减少。在将P纳入（Ga，Mn）As中时观察到的微磁参数的变化与（Ga，Mn）（As，P）材料的降低的空穴密度、电导率和居里温度一致。我们报告的磁化进动阻尼是更强的n = 1自旋波共振模式比n = 0均匀磁化进动模式。
2014-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Exchange stiffness proportional to power of magnetization in permalloy co-doped with Mo and Cu
本文通过宽带铁磁共振谱研究Mo和Cu共掺杂坡莫合金，发现交换刚度常数与磁化强度满足A∝Ms^n（n≈2）的普适幂律关系，为预测掺杂坡莫合金的交换刚度提供了经验准则。
2024-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Tunable damping, saturation magnetization, and exchange stiffness of half-Heusler NiMnSb thin films
半金属半Heusler合金NiMnSb由于其低的磁阻尼和丰富的各向异性而在自旋电子器件中具有很好的应用前景。在这里，我们使用铁磁共振（FMR）的测量和计算的第一原理来研究如何组成的外延生长的NiMnSb的影响的磁动力学特性的饱和磁化强度$M_S$，吉尔伯特阻尼$α$，和交换刚度$A$。$M_S$和$A$被示出为具有化学计量组成的最大值，而吉尔伯特阻尼是最小的。我们发现$M_S$和$α$的理论和实验之间的定量协议。计算得到的$A$与实验数据具有相同的趋势，但幅度较大。除了材料的独特的面内各向异性之外，当在磁振子装置中采用NiMnSb膜时，可以利用磁动力学性质的这些可调谐性。
2015-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Spin wave resonances in La_{0.7}Sr_{0.3}MnO_{3} films: measurement of spin wave stiffness and anisotropy field
利用Bruker公司的X波段ESR谱仪研究了La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_{3}$外延薄膜的磁场相关微波吸收。通过分析铁磁和自旋波共振的角度和温度依赖性，我们确定自旋波刚度和各向异性场。从薄膜中的自旋波驻波共振谱中发现的自旋波刚度与在相同组成的单晶上的非弹性中子散射研究的结果相当一致[Vasiliu-Doloc等人，J. Appl. Phys. \textbf{83}，7343（1998）]。
2007-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low temperature resistivity in a nearly half-metallic ferromagnet
我们考虑了近半金属铁磁体中的电子输运，其中在费米能级处靠近带边的少数自旋电子由于无序而被安德森局域化。对于由于磁振子的吸收和发射而引起的传导电子的自旋翻转散射的情况，玻尔兹曼方程精确地可解到线性阶。从这个解决方案，我们计算的电阻率的温度依赖性，由于在足够低的温度下，单磁振子过程，即$k_BT\ll D/L^2$，其中$L$是安德森局域化长度和$D$是磁振子刚度。根据费米能级上少数自旋态密度的细节，我们发现电阻率存在$T^{1.5}$或$T^{2}$标度行为。相关的掺杂钙钛矿锰氧化物系统进行了讨论。
1998-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling controlled two-dimensional magnetism in chromium trihalides
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；University of Toronto（多伦多大学）；National High Magnetic Field Laboratory, Florida State University（佛罗里达州立大学国家高磁场实验室）
本文通过铁磁共振光谱研究了铬三卤化物中的 Kitaev 交换相互作用，揭示了自旋-轨道耦合对二维磁性的影响。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intercalation-Induced Near Room-Temperature Ferromagnetism in CrI3 via Synergistic Exchange Pathways
本研究利用第一性原理计算证明，Li等原子插层通过协同超交换与双交换作用显著增强CrI3的磁交换耦合，实现近室温铁磁性，为高Tc磁性半导体设计提供了通用框架。
2025-08-10 cond-mat.mtrl-sci
In-Plane Ferromagnetism and Critical Dynamics in Alkali-Deficient K$_{1-x}$CrTe$_2$ (with $x \approx$ 0.3) Single Crystals
University of Geneva（日内瓦大学）；PSI Center for Neutron and Muon Sciences（瑞士粒子物理研究所中子与μ子科学中心）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Leibniz-Institut für Festkörper u. Werkstoffforschung（莱布尼茨固体与材料研究所）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Research Institute for Interdisciplinary Science, Okayama University（冈山大学交叉科学研究所）
该研究通过合成和表征K$_{1-x}$CrTe$_2$单晶，发现其在117 K时表现出平面铁磁性及各向异性，并揭示了其与层间反铁磁性的差异，为二维磁体的研究提供了可调平台。
2026-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Implementation of Generalized Bloch Theorem Using Linear Combination of Pseudo-Atomic Orbitals
我们采用伪原子轨道线性组合（LCPAO）作为基组，实现了基于第一性原理计算的广义Bloch定理。为了在代码中测试我们的实现，我们检查了在实验或其他计算中已经报道的三个系统，即，一维模型系统中的载流子诱导的自旋螺旋基态、bcc-Fe的自旋刚度和锯齿形石墨烯纳米管中的自旋刚度。我们证实，我们的实施给出了良好的协议与实验。基于这些结果，我们相信，我们的实施的广义布洛赫定理使用LCPAO是有用的预测复杂的磁性材料的性质。我们还预测了一个大的减少（增强）的自旋刚度的电子（空穴）掺杂的边缘石墨烯纳米铁磁态。
2018-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Crystalline and magnetic structures, magnetization, heat capacity and anisotropic magnetostriction effect in a yttrium-chromium oxide
我们研究了近化学计量绝缘Y $_{0.97(2)}$ Cr $_{0.98(2)}$ O $_{3.00(2)}$单晶的磁化强度、热容和中子衍射。尽管YCrO $_3$化合物的行为类似于具有$\sim$ 0.05 T的矫顽力的软铁磁体，但由于强负顺磁性居里-外斯温度，在Cr $^{3+}$自旋之间存在强反铁磁（AFM）相互作用，即，-433.2（6）K。铁磁性和反铁磁性的共存可能指示倾斜的AFM结构。AFM相变发生在$T_\textrm{N} =$ 141.5（1）K，在5 T时增加到$T_\textrm{N}$（5 T）= 144.5（1）K。在本神经元衍射研究的准确性，我们确定了一个G型AFM结构的传播矢量\textbf{k} =（1 1 0）和铬$^{3+}$自旋方向沿晶体\emph{c}轴的正交结构与空间群\emph{Pnma}低于$T_\textrm{N}$。在12 K时，修正后的力矩大小为2. 45（6）$μ_\textrm{B}$，$\sim$为理论饱和值3 $μ_\textrm{B}$的82%. Cr-$^{3+}$自旋相互作用在倒易（110）散射面内可能是二维类伊辛相互作用。在$T_\textrm{N}$之下，晶格构型（\emph{a}、\emph{b}、\emph{c}和\emph{V}）从Gr $\ddot{\textrm{u}}$奈森定律大幅向下偏离，显示各…
2020-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Observation of Orbit-Orbit Torques: Highly Efficient Torques on Orbital Moments Induced by Orbital Currents
School of Materials Science and Engineering, Beihang University（北京航空航天大学材料科学与工程学院）；State Key Laboratory of Tropic Ocean Engineering Materials and Materials Evaluation, Beihang University（北京航空航天大学热带海洋工程材料与材料评估国家重点实验室）
通过二次谐波霍尔响应测量，在铬/铽双层结构中观察到由铬的轨道霍尔效应产生的轨道电流注入铽并与轨道矩高效相互作用，产生阻尼类转矩效率高达约3.66的轨道-轨道转矩（OOT）。
2026-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Long-range anisotropic Heisenberg ferromagnets and electrically tunable ordering
最近实现的内禀磁秩序在真正的二维材料开辟了新的途径，在基础知识和自旋电子学的应用。在这里，我们发展了一个各向异性海森堡模型与相对论交换相互作用，从第一性原理计算。我们证明了至关重要的磁相互作用超出了第一邻居定性和定量再现实验结果。一旦我们确定了三卤化铬和CrGeTe $_3$的模型的预测能力，我们研究了在这些材料中通过电学手段调节磁有序的可行性。预测单层CrI $_3$中的铁磁居里温度在实验可获得的空穴密度内显著增加5倍。掺杂依赖的居里温度背后的难以捉摸的微观机制进行了说明。此外，在本上下文中，双轴应变和化学掺杂的影响也得到解决。这些结果应该引起进一步的实验关注，以检验目前的结论。
2021-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effective exchange interaction for terahertz spin waves in iron layers
交换刚度是所有铁磁材料的核心材料参数。它的值在很大程度上控制了居里温度以及自旋波的动力学性质。使用超短自旋电流脉冲，我们激发垂直自旋驻波（PSSW）在超导外延铁层在高达2.4太赫兹的频率。我们的分析表明，对于PSSWs的铁所观察到的交换刚度是约20%的小相比，建立铁散装值。此外，我们发现一个界面相关的减少的有效交换刚度的层的厚度低于10 nm。为了理解和讨论交换刚度降低的可能机制，我们开发了一个分析的1D模型。在这样做时，我们发现，界面引起的交换刚度的减少是模式依赖的。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ligand-field helical luminescence in a 2D ferromagnetic insulator
块状三碘化铬（CrI $_3$）长期以来被认为是层状范德华铁磁体。然而，它的单层形式最近才被分离出来，并被证实是一个真正的二维（2D）铁磁体，为研究原子薄极限下的光-物质相互作用和磁光现象提供了一个新的平台。在这里，我们报告自发的圆偏振光致发光单层碘化铬$_3$线性极化激发下，与螺旋确定的单层磁化方向。相反，双层CrI $_3$的光致发光表现出消失的圆偏振，支持最近发现的异常反铁磁层间耦合CrI $_3$双层。不同于Wannier-Mott激子，占主导地位的光学响应，在著名的二维范德华半导体，我们的吸收和层依赖的光致发光测量揭示了配体场和电荷转移跃迁的原子薄CrI $_3$的光电响应的重要性。我们将其光致发光归因于Cr $^{3+}$配合物的宇称禁戒d-d跃迁特性，其由于强的电子振动耦合而显示宽的线宽，并且由于其局部化的分子轨道性质而显示与厚度无关的峰值能量。
2017-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oscillatory Curie temperature of two-dimensional ferromagnets
从第一性原理出发，在实空间中计算了不同厚度铜盖层覆盖的磁性覆盖层Fe/Cu（001）和Co/Cu（001）的有效交换相互作用。构造了有效的二维海森堡哈密顿量，并用于估计磁振子色散定律，自旋波刚度常数和平均场和随机相位近似内的叠加居里温度。覆盖层居里温度振荡作为帽层厚度的函数，在定性协议与最近的实验。
2000-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineered magnetization and exchange stiffness in direct-write Co-Fe nanoelements
具有工程磁化的介质是超导、磁性和磁振子自旋电子学的基本组成部分。然而，已建立的薄膜和光刻技术不足以适合实现平面组件与按需定制的磁化在横向尺寸。在这里，我们展示了工程的磁性能的CoFe基纳米盘制造的无掩模技术的聚焦电子束诱导沉积（FEBID）。通过FEBID工艺中的电子束等待时间以及用Ga离子对其进行生长后照射来调谐纳米盘中的材料组成\emph{in-situ}。的磁化$M_s$和交换刚度$A$的磁盘推导出从垂直铁磁共振测量。在从$720$ emu/cm $^3$到$1430$ emu/cm $^3$的宽范围内实现的$M_s$变化连续地桥接了诸如坡莫合金和CoFeB等广泛使用的磁振子材料的$M_s$值之间的差距。所提出的方法为具有可控和空间变化的磁特性的纳米级2D和3D系统铺平了道路。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Artificial Multiferroics and Enhanced Magnetoelectric Effect in van der Waals Heterostructures
具有铁电和铁磁耦合特性的多铁性材料由于其潜在的通过电场控制磁性的能力而对于多功能器件是重要的，反之亦然。近年来，二维铁磁和铁电材料的发现引起了人们极大的研究兴趣，并为寻找二维多铁性材料带来了希望。然而，本征二维多铁性材料，特别是那些具有强磁电耦合的材料至今仍然很少见。在本文中，使用第一性原理模拟，我们提出了人工二维多铁性通过范德华异质结构形成的铁磁双层三碘化铬（CrI3）和铁电单层Sc2CO2。除了铁磁性和铁电性的共存，我们的计算表明，通过切换的电极化的强度的Sc2CO2，我们可以调整双层CrI3的层间磁耦合之间的铁磁和反铁磁状态。我们进一步揭示了这种强磁电效应是由Sc2CO2中强内建电极化的强度引起的能带排列的急剧变化以及随后双层CrI3层间磁耦合的变化引起的。这些人工多铁性和增强的磁电效应使得范德华异质结构可以实现多功能的纳米电子学。
2020-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Orbital fluctuations, spin-orbital coupling, and anomalous magnon softening in an orbitally degenerate ferromagnet
研究了在强轨道涨落和关联作用下，轨道简并铁磁体中电子的关联运动与磁耦合和激发的关系。轨道自由度的引入导致一类表示自旋轨道耦合的图，其在轨道有序不稳定性附近变得特别重要。低能交错轨道涨落模，特别是动量接近（π/2，π/2，0）（对应于CE型轨道关联）的模式，一般会产生强的本征非海森堡（1- \cos q）^2磁振子自能修正，导致自旋刚度没有降低，但在伽马-X方向上强烈抑制了带界磁振子能量。区界磁振子软化被发现强烈增强与增加空穴掺杂和窄带材料，这提供了深入了解的起源观察到的铁磁锰氧化物中的区界异常。
2010-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-phonon coupling and isotope-related pseudo-molecule vibrations in layered Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ ferromagnet
University of Warsaw（华沙大学）；Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；Leipzig University（莱比锡大学）
研究了层状Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$铁磁体的振动结构，揭示了强烈的自旋-声子耦合，并通过考虑Ge同位素假分子振动模型解释了A$_g^5$模式的独特形状。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
