Tuning magnetoelectricity in a mixed-anisotropy antiferromagnet
Ellen Fogh, Bastian Klemke, Manfred Reehuis, Philippe Bourges, Christof Niedermayer, Sonja Holm-Dahlin, Oksana Zaharko, Jürg Schefer, Andreas B. Kristensen, Mic… 展开作者
Ellen Fogh, Bastian Klemke, Manfred Reehuis, Philippe Bourges, Christof Niedermayer, Sonja Holm-Dahlin, Oksana Zaharko, Jürg Schefer, Andreas B. Kristensen, Michael K. Sørensen, Sebastian Paeckel, Kasper S. Pedersen, Rasmus E. Hansen, Alexandre Pages, Kimmie K. Moerner, Giulia Meucci, Jian-Rui Soh, Alessandro Bombardi, David Vaknin, Henrik. M. Rønnow, Olav F. Syljuåsen, Niels B. Christensen, Rasmus Toft-Petersen
Control of magnetization and electric polarization is attractive in relation to tailoring materials for data storage and devices such as sensors or antennae. In magnetoelectric materials, these degrees of freedom are closely coupled, allowing polarization to be controlled by a magnetic field, and magnetization by an electric field, but the magnitude of the effect remains a challenge in the case of single-phase magnetoelectrics for application. We demonstrate that the magnetoelectric properties of the mixed-anisotropy antiferromagnet LiNi$_{1-x}$Fe$_x$PO$_4$ are profoundly affected by replacing a fraction of the Ni$^{2+}$ ions with Fe$^{2+}$ on the transition metal site. This introduces random site-dependent single-ion anisotropy energies and causes a lowering of the magnetic symmetry of the system. In turn, magnetoelectric couplings that are symmetry-forbidden in the parent compounds, LiNiPO$_4$ and LiFePO$_4$, are unlocked and the dominant coupling is enhanced by two orders of magnitude. Our results demonstrate the potential of mixed-anisotropy magnets for tuning magnetoelectric properties.
三金红石型LiFe $_2$ F $_6$是具有Fe $^{2+}$ /Fe $^{3+}$构型的电荷有序材料。本文从理论上研究了它的磁性、电子结构、相变和电荷有序等物理性质。一方面，电荷有序化导致了具有大极化的不适当的铁电性。另一方面，它的磁性基态可以通过适度的压缩应变从反铁磁调谐到亚铁磁。因此，LiFe $_2$ F $_6$可以是具有大磁化和极化的稀有多铁性。最重要的是，由于电荷有序是铁电性和磁化的共同成分，因此可以通过翻转极化来完全切换净磁化，从而呈现固有的强磁电效应和期望的功能。
High-resolution neutron diffraction determination of noncollinear antiferromagnetic order in the honeycomb magnetoelectric Fe$_{4}$Nb$_{2}$O$_{9}$
Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院）；Yonsei University（延世大学）；Chonnam National University（全南国立大学）；Center for Integrated Nanostructure Physics, Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院集成纳米物理中心）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
Low-energy excitations and magnetic anisotropy of the layered van der Waals antiferromagnet Ni$_2$P$_2$S$_6$
准二维反铁磁体Ni $_2$ P $_2$ S $_6$属于磁性范德华化合物家族，为实现低维量子磁性的基本模型提供了丰富的物质基础。在这里，我们报告高频/高磁场电子自旋共振测量单晶镍$_2$ P $_2$ S $_6$。结果使人们能够可靠地确定积极的，“容易”平面类型的单离子各向异性的Ni $^{2+}$离子的上限，其幅度$\lesssim 0.7$毫电子伏。共振响应揭示了强烈的各向异性自旋波动设置在略高于Néel温度$T_{\rm N} = 158$ K，并在反铁磁有序状态下延伸到低温。在那里，一个低能的磁振子激发间隙从基态只有$\sim 1$ meV被发现。这种磁振子模式可以解释不寻常的低温弛豫过程中所观察到的最新的核磁共振实验，并与单离子各向异性的估计，他们应该能够建立一个现实的自旋模型，准确描述的磁性Ni $_2$ P $_2$ S $_6$。
Crystalline anisotropy induces a second antiferromagnetic phase in the absence of SDW in the heavily hydrogen-doped LaFeAsO$_{1-x}$H$_x$ $(x\sim0.5 )$
采用密度泛函理论结合动力学平均场方法（DFT+DMFT）研究了重掺氢LaFeAsO $_{1-x}$ H $_x$ $(x\sim0.5 )$的电子和磁性.我们发现了氢原子和氧原子的条纹状有序结构，作为基态，具有与反铁磁（AF）顺序相同的配置。新的结构可以解释现有的实验结果有关的重H掺杂的LaFeAsO $_{1-x}$ H $_x$，如在平面内的电子各向异性和非均匀的磁性行为。在Fe- 3d $_{xz}$（xz）和Fe-3d $_{yz}$（yz）基态轨道之间观察到显著的各向异性，其中不存在由自旋密度波相产生的赝能隙，这被发现源于结晶各向异性。磁矩在空间上是不均匀的，并且对晶体构型很敏感。我们发现，非均匀的磁性行为与结构中的As-Fe-As键角有关。我们的研究结果将阐明铁基超导体中晶体细节和轨道自由度的重要性。
Importance of In-Plane Anisotropy in the Quasi Two-Dimensional Antiferromagnet BaNi$_{2}$V$_{2}$O$_{8}$
用比热、热膨胀、磁致伸缩和垂直于$\mathbf{c}$的磁化强度研究了准二维反铁磁体BaNi $_{2}$ V $_{2}$ O $_{8}$的相图.在$μ_0H^{*}\simeq1.5$ T处，到高场状态的交叉（其中$T_N(H)$线性增加）起因于本征和场诱导的面内各向异性的竞争。$T_N$和$H^{*}$的压力依赖性解释使用的图片的压力诱导的面内各向异性。即使在零场和环境压力下，面内各向异性也不能忽略，这意味着偏离纯Berezinskiii-Kosterlitz-无轴行为。
Effects of an external magnetic field on the gaps and quantum corrections in an ordered Heisenberg antiferromagnet with Dzyaloshinskii-Moriya anisotropy
研究了外加磁场对具有Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的有序海森堡反铁磁体性质的影响.利用自旋波理论对能量、在位磁化强度和均匀磁化强度进行了量子修正，计算了它们随磁场H和DM各向异性常数D的变化关系。结果表明，自旋波激发表现出一个不寻常的领域的发展的差距。这导致了量子修正对H和D的各种非解析依赖性。它也表明，相当普遍的，DM相互作用抑制量子涨落，从而驱动系统到一个更经典的基态。大部分的讨论是专门的自旋S，二维正方形晶格反铁磁体，其S=1/2的情况下，密切实现在K2 V3 O 8，其中在H=0的DM各向异性是隐藏的易轴各向异性，但在一个有限的字段中显示。在这种材料中的自旋-激发间隙的场依赖性的理论结果和其他系统的影响进行了讨论。
Temperature induced phase transition from cycloidal to collinear antiferromagnetism in multiferroic Bi$_{0.9}$Sm$_{0.1}$FeO$_3$ driven by $f$-$d$ induced magnetic anisotropy
Tunable bifurcation of magnetic anisotropy and bi-oriented antiferromagnetic order in kagome metal GdTi3Bi4
Beijing National Center 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）；Department of Physics and State Key Laboratory of Surface Physics, Fudan University（复旦大学）
Relationship between Magnetic Anisotropy Below Pseudogap Temperature and Short-Range Antiferromagnetic Order in High-Temperature Cuprate Superconductor
高温铜氧化物超导体的中心问题是在赝能隙温度$T^*$以下出现的赝能隙态，赝能隙温度远高于超导转变温度。在这项研究中，我们从理论上研究了磁各向异性的快速增加低于赝能隙温度检测到的最新扭矩磁强计测量YBa $_2$ Cu $_3$ O $_y$ [Y. Sato等人，自然物理学，13，1074（2017）]。应用自旋格林函数的形式主义，包括Dzyaloshinskii-Moriya相互作用所产生的CuO $_2$平面的屈曲，我们得到的结果是在很好的协议与实验，并找到一个标度关系。我们的分析表明，与磁各向异性，这符合$T^*$的特征温度，是不是一个相变温度，但与短程反铁磁序的交叉温度。
Modified anisotropy and distinct phase diagrams in the nearly isotropic $S=1$ triangular-lattice antiferromagnet $\mathrm{Rb_2Ni(SeO_3)_2}$
Renmin University of China（中国人民大学）；Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院）；University of Tokyo（东京大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Great Bay University（大湾区大学）
Spin Dynamics of Layered Triangular Antiferromagnets with Uniaxial Anisotropy
本文用MonteCarlo-分子动力学方法研究了具有反铁磁耦合的三角形层状晶格上具有单轴各向异性的半经典海森堡模型在有序相和顺磁相的自旋动力学.计算的重要量是全动力学结构函数$S(\bf q, ω)$、手征动力学结构函数$S_{chi}(ω)$、静态序参量和一些热力学量。结果表明，在有序相中存在对应于$S(\bf q, ω)$和$S_{chi}(ω)$的传播模，支持了最近的理论.我们的静态性质的结果表明，在每一层的磁有序是共面的3-亚晶格类型偏离120度结构。然而，在磁三聚化的存在下，我们发现3-亚晶格结构被削弱，并趋向于自旋的非共面性。
Splitting of antiferromagnetic resonance modes in the quasi-two-dimensional collinear antiferromagnet Cu(en)(H$_2$O)$_2$SO$_4$
对准二维反铁磁体Cu（en）（H $_2$ O）$_2$ SO $_4$（en = C $_2$ H $_8$ N $_2$）进行了低温磁共振研究.该化合物在0.9K下具有反铁磁性。的共振数据的流体动力学方法内的分析允许确定各向异性轴，并估计反铁磁相的各向异性参数。偶极自旋-自旋耦合是反铁磁相各向异性的主要贡献。的共振模式的分裂和它的非单调依赖于所施加的频率被观察到低于0.6K在所有三个字段的方向。讨论了几种模型来解释Cu（en）（H $_2$ O）$_2$中非平凡分裂的起源和不等价磁子系统的存在，因此选择$_4$作为最可能的来源。
