Relevance of $4f$-$3d$ exchange to finite-temperature magnetism of rare-earth permanent magnets: an ab-initio-based spin model approach for NdFe$_{12}$N
提出了稀土永磁化合物的经典自旋模型。我们的目标化合物NdFe $_{12}$ N是一种超越当今冠军磁体化合物Nd $_{2}$ Fe $_{14}$ B的材料，其固有磁性具有更简单的晶体结构。计算的磁化强度和各向异性场的温度依赖性与最新的实验结果在领先的顺序同意。在我们的数字控制下，我们提出，工程$5d$ -电子介导的间接交换耦合之间的$4f$ -电子在Nd和$3d$ -电子从Fe将最关键的帮助，以提高材料的效用在操作温度范围内。
2016-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Understanding Magnetism in Double Double Perovskites: A Complex Multiple Magnetic Sublattice System
在多重磁子晶格系统中，由于各种性质的磁交换的相互作用，理解磁性一方面具有挑战性，另一方面也很有趣。受最近合成的在A位和B位都具有多个磁性离子的AA'BB' O_6双双钙钛矿的启发，我们研究了这类有趣的化合物的磁性行为的机制。我们发现，在这样的多亚晶格化合物的磁性是由两个不同的机制，a）动能驱动的多亚晶格双交换机制和b）传统的超交换机制之间的相互作用和微妙的平衡。基于第一性原理计算导出的自旋哈密顿量通过经典的Monte Carlo方法求解，再现了所观察到的磁性。最后，非化学计量的影响，如在实验样品中，进行了讨论。这些双双钙钛矿化合物中的一些被发现具有大的总磁矩，也被发现是半金属的，这提出了未来的应用，这些大磁矩半金属氧化物在自旋电子学和存储器件的希望。
2021-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Pd magnetism induced by indirect interlayer exchange coupling
我们发现，非常大的顺磁矩是通过间接层间交换耦合在Pd层中创建的。$L$ -边缘X射线磁性圆二色性测量显示[Pd（2.5nm）/Cu（3 nm）/Ni $_{81}$ Fe $_{19}$（5 nm）/Cu（3 nm）] $_{20}$超晶格中的Pd磁矩与所施加的场铁磁性地对准，并且显示在直接交换耦合的[Pd（2.5nm）/Ni $_{81}$ Fe $_{19}$（5 nm）] $_{20}$超晶格中产生的Pd磁矩的大小的近3%。感应力矩是两个数量级大于预期从RKKY交换作用于Pd的体顺磁磁化率。
2012-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-interactions in Mineral Libethenite Series: Evolution of Low-dimensional Magnetism
研究了半积分自旋量子磁性四聚体体系A $_{2}$ PO $_{4}$ OH（A = Co，Cu）的磁性和自旋交换相互作用.结构畸变和磁性与局域能带结构演化的相互作用解释了从三维反铁磁体到低维阻挫磁系统的逐渐过渡。对该系统交换机制的详细研究，探索了复杂磁相互作用的各种可能性。该系列的电子结构，研究了不同的适当的密度泛函方法的帮助下，如N阶Muffin-Tin轨道（NMTO）和平面波赝势计算结合现场库仑排斥（U），确定了该系列的潜在磁交换机制。在此基础上，构造了低维系统的广义极小模型自旋哈密顿量。在一阶微扰理论中求解该模型的哈密顿量，得到了自旋四聚体系统中自旋能隙的计算结果。此外，还讨论了尺寸限制和体积缩小对低维系统交换积分和自旋能隙的影响。
2012-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism of chromia
用全势第一性原理计算研究了氧化铬（刚玉型Cr2 O3）的电子结构和磁性。电子相关性包含在LSDA+U方法中。不同磁位形的能量可以很好地用海森堡哈密顿量拟合，其中两个最近邻壳层之间存在强交换相互作用，第五个相邻壳层之间存在附加的弱相互作用。这些能量是不敏感的氧状态的位置，表明在Cr2 O3的磁性是由直接交换。Neel温度的计算使用对集群近似的局域量子自旋的幅度为3/2。非常好的协议与实验中发现的所有属性，包括平衡体积，谱密度，局部磁矩，带隙，和Neel温度的U和J的值是接近的约束占领方法内获得的。带隙为Mott-Hubbard型。
2008-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Exchange interactions and frustrated magnetism in single-side hydrogenated and fluorinated graphene
采用海森堡模型，从第一性原理出发，分析了单面氢化（C $_2$ H）和氟化（C $_2$ F）石墨烯的磁性.我们预测了这两个系统的受抑基态，这意味着共线自旋结构的不稳定性，并揭示了在最近的实验中证明的缺陷石墨烯中没有常规的磁有序。此外，我们的研究结果表明，在低温下的高度相关的磁行为提供了自旋液体状态的可能性。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Finite temperature magnetism of FeRh compounds
采用未补偿的无序局域矩（uDLM）方法，通过总能量计算，研究了FeRh的磁相随温度变化的稳定性.此外，使用从第一性原理获得的交换耦合参数，进行了基于扩展海森堡模型的蒙特卡罗模拟。揭示了两个因素在FeRh变磁转变中的重要作用和相互作用，即Fe-Fe交换耦合参数对体系中磁无序度的温度依赖性和Rh位上感生磁矩的稳定性。一个重要的观察是这两个竞争因素的温度依赖性。
2015-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Sensing Noncollinear Magnetism at the Atomic Scale Combining Magnetic Exchange and Spin-Polarized Imaging
在原子尺度的磁体中存储和访问信息需要具有单原子分辨率的磁成像技术。在这里，我们展示了同步检测的自旋极化和交换力，有或没有电流的流动，与一种新的方法，它结合了扫描隧道显微镜和非接触式原子力显微镜。为了证明这种新方法的应用，我们表征了在Fe/Ir（111）单层上形成的原型纳米skyrmion晶格。我们采用磁交换力显微镜解决了正方形磁晶格，首次证明了它对非共线磁结构的适用性。利用距离相关的力和电流光谱，我们量化的交换力相比，自旋极化。对于强自旋极化的提示，我们区分不同的符号的交换力，我们建议产生的探针和skyrmion之间的交换机制的变化。这种新方法可以实现非微扰读出与通过原子尺度磁体的电流驱动反转写入相结合。
2017-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competition between exchange-driven dimerization and magnetism in diamond(111)
超平边态中强的电子-电子相互作用可以解释物质的相关相，如磁性、电荷密度波或超导性。在这里，我们考虑的金刚石（111）表面，Pandey重建后，呈现锯齿形碳链，产生一个平坦的表面带。通过进行充分的结构优化与混合泛函和忽略自旋极化，我们发现，大量的二聚化（$0.090$双/ $0.076$双键异构化的PBE 0/HSE 06）发生在链上，结构效应的基础上的LDA/GGA泛函的计算中不存在。这种二聚化是在没有自旋极化的情况下打开绝缘间隙的主要机制。PBE 0（HSE 06）中的单粒子直接带隙为$1.7$ eV（$1.0$ eV），与$1.47$ eV的实验光学带隙相当，并且在包括激子效应后，位于估计的实验单粒子带隙窗口1.57-1.87 eV的较大（较小）侧。然而，包括自旋极化的计算中，我们发现，交换相互作用稳定不同的基态，undimerized，没有净磁化和亚铁磁沿Pandey $π$ -链的磁矩大$0.2-0.3~μ_B$在PBE 0。等自旋通道中的直接单粒子带隙约为$2.2$ eV（$1.5$ eV），具有PBE 0（HSE 06）功能。我们的工作与一般的平带系统相关，并且在结构，电子和磁性自由度之间的相互作用至关重要的地方，如扭曲的双层石墨烯，IVB（111）表面上的IVB原子，如Pb/Si（111）或分子晶体。
2019-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic exchange, spin-orbit coupling and spiral magnetism at the LaAlO_3/SrTiO_3 interface
绝缘氧化物之间极性界面的电子性质是一个当前非常感兴趣的课题。一个令人兴奋的新进展是在两种非磁性材料LaAlO_3（LAO）和SrTiO_3（STO）的界面处观察到强磁性。在这里，我们提出了一个微观理论的形成和相互作用的本地时刻，这取决于LAO/STO接口的基本特征。我们表明，相关诱导矩是由于轨道简并度的界面分裂而产生的。我们发现，栅极可调Rashba自旋轨道耦合在界面上的传导电子介导的交换相互作用的影响。我们预测，零场基态是一个长波长的螺旋，并表明其在外场的演变帐户半定量的扭矩磁强计数据。我们的理论描述了扫描SQUID测量的定性方面，并为未来的实验提出了几个可检验的预测。
2013-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exchange Bias and Quantum Anomalous Hall Effect in the MnBi2Te4-CrI3 Heterostructure
层状反铁磁MnBi_2Te_4薄膜被认为是一种具有大禁带的本征量子反常霍尔（QAH）绝缘体。为了实现这一提议，打开表面态的磁隙是至关重要的。然而，最近的实验已经观察到无间隙的表面状态，表明不存在面外表面磁性，因此量子化的霍尔电阻只能在6 T以上的磁场下实现。在这项工作中，我们建议通过与磁性绝缘体CrI 3的磁接近来诱导MnBi 2 Te 4膜的面外表面磁性。我们的计算揭示了一个强大的交换偏置~ 40 meV，源于长的Cr-eg轨道尾巴，强烈杂交与Te的p-轨道。通过稳定表面磁性，可以在MnBi_2Te_4/CrI_3异质结构中实现QAH效应。我们的计算还表明，高陈数QAH态可以通过控制外部电子门来实现。因此，MnBi_2Te_4/CrI_3异质结为实现电调谐零场QAH效应提供了一个很有前途的平台。
2019-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Substrate-Controlled Magnetism: Fe nanowires on vicinal Cu surfaces
在这里，我们提出了一种新的方法来控制原子级纳米线的磁相互作用。我们的从头计算表明，有可能调整的Fe纳米线上形成的邻Cu表面的磁性。线内和线间的磁交换参数从DFT计算中提取。这项研究表明，有效的线间磁交换参数表现出Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）振荡作为Fe线间分离的函数。邻近Cu表面的选择提供了控制磁耦合的可能性。此外，在蒙特卡罗模拟中使用了各向异性海森堡模型来研究这些磁位形在有限温度下的稳定性。预测的Fe纳米线在Cu（422）和Cu（533）表面上的临界温度远高于室温。
2019-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Exchange anisotropy-driven noncollinear magnetism and magnetic transitions in MnTiO3 ilmenite
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究通过中子散射揭示MnTiO3中由磁交换各向异性驱动的非列线磁性和磁相变，揭示了键各向异性与晶体场对交换路径的影响。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Stacking-Dependent Magnetism in Bilayer CrI$_3$
我们报道了双层CrI $_3$的堆积顺序和磁性之间的联系，使用第一性原理计算。我们表明，堆叠顺序定义的磁基态。通过改变层间堆积顺序，可以调节反铁磁和铁磁之间的层间交换相互作用。为了测量预测的堆叠依赖磁性，我们建议使用线性磁电效应。我们的结果不仅给出了一个可能的解释所观察到的反铁磁性双层CrI $_3$，但也有直接的影响，在异质结构的二维磁铁。
2018-11-15 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
Ab initio Studies of the Possible Magnetism in BN Sheet by Non-magnetic Impurities and Vacancies
我们利用第一性原理计算研究了BN片中不同浓度的非磁性杂质和空位可能引起的磁性。Be、B、C、N、O、Al和Si的原子作为杂质用于替代系统中的B或N。我们讨论了态密度的变化以及缺陷态的空间分布的程度，可能形成的磁矩，磁化能的大小，最后由于这些缺陷的存在的交换能。结果表明，在大多数缺陷系统中，随着缺陷浓度的降低，磁化能趋于增加，这意味着有限磁矩的一定偏好。计算出的交换能一般是微小的，但并不是完全无关紧要的两个研究的缺陷系统，即一个与O杂质的N和其他与B空位。
2007-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Subtle interface magnetism of Fe/Au multilayers
用原子球近似下的从头算LMTO方法研究了无限大Fe/Au多层膜中Au间隔层与Fe膜之间的层间交换耦合。我们还对整个系统的磁化和电荷分布进行了详细的计算。我们发现在界面处的Fe矩的增强，其量为$\approx 2.8$ $μ_B$而不是体值2.2 $μ_B$，并且我们还发现在Au界面层处的量级为0.01 $μ_B$的轻微的磁极化。这些结果并不敏感地依赖于计算中所假设的晶格常数。当我们试图优化我们的结果相对于互分量的维格纳-塞茨球的比例$R_{Fe}/R_{Au}$，我们经常发现界面单层的最佳近电中性：然而，这并不总是如此，通常的符号和交换耦合的大小敏感地依赖于上述比例的最佳选择。特别是，对于Fe $_5$ /Au $_3$，我们发现一个异常的界面处的大的偶极矩和相关的异常的交换耦合。
1998-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Polaronic distortion and vacancy-induced magnetism in MgO
利用密度泛函理论研究了MgO中中性单电荷Mg空位的电子结构。对于这两个缺陷，半局域交换相关泛函，如本地自旋密度近似不正确地预测离域简并基态。相反，考虑到强相关效应的泛函预测本地化的解决方案，与自旋共振实验一致。我们的研究结果，获得与HSE混合，原子自相互作用校正和LDA+U泛函，提供了一些约束的铁磁性的可能性空穴掺杂MgO。
2009-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, magnetism, and optical properties of orthorhombic GdFeO3 from first principles
正交晶系的GdFeO $_3$由于其磁结构类似于众所周知的BiFeO $_3$材料，近年来引起了人们的广泛关注。我们研究了正交晶系GdFeO $_3$的电子结构，磁性和光学性质的密度泛函理论计算。采用改进的Becke-Johnson（mBJ）交换势对电子结构进行了描述。计算结果表明，正交晶系GdFeO $_3$的G型反铁磁（Fe自旋的G-AFM有序）相是稳定的.与mBJ计算的半导体带隙，大大大于与GGA，是在最近的实验值很好的协议。此外，我们还研究了自旋轨道耦合对电子结构的影响，并用mBJ计算了复介电函数和光子能量的光学函数。磁交换相互作用也进行了研究，这给出了接近实验观察到的Neel温度。为了支持我们的结果，我们研究了菱面体（R3 c）BiFeO $_3$与mBJ的电子结构的比较。这些导致一个令人满意的理论理解的电子结构，磁性和正交晶系GdFeO $_3$的光学性质，并可以帮助阐明其他类似材料的电子结构和光学性质。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of magnetism of Fe by Cr and V
本文在第一性原理电子结构计算的基础上，讨论了Fe与Cr或V合金化后磁性的增强。由于与Cr（V）d态的杂化，邻近Cr（V）的Fe的d态被向下推到比纯铁低的能量侧，这导致Fe原子的类Co电子结构。这增强了其他Fe原子的磁矩以及它们之间的交换耦合。同样的机制也适用于Fe/Cr异质结构的磁性。将这一思想推广到设计一种新型的高Néel温度反铁磁体。这种异质结构可用于增加永磁体的磁各向异性。
2011-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Polaron-mediated anisotropic exchange in 2D magnets
University of Vienna（维也纳大学）；Alma Mater Studiorum – Università di Bologna（博洛尼亚大学）
研究通过极子调控二维磁体的磁交换相互作用，揭示极子可局部打破磁对称性并诱导各向异性交换耦合，为磁结构调控提供新机制。
2026-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complex magnetism of the two-dimensional antiferromagnetic Ge2F: from a Néel spin-texture to a potential antiferromagnetic skyrmion
基于密度泛函理论结合低能模型，研究了由半氟化锗烯（Ge 2F）掺杂氟原子构成的原子厚度二维混合材料的磁性.氟原子是高度电负性的，其诱导磁性并破坏反转对称性，从而触发有限且强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction）。第一、第二和第三近邻之间的磁交换相互作用具有反铁磁性质，导致磁阻挫。Néel态被认为是最稳定的状态，磁矩位于表面平面。这是由于磁矢量的面外分量引起的，这似乎引起了有效的面内磁各向异性。在施加磁场时，自旋螺旋和反铁磁skyrmions可以稳定。我们推测，这可以通过由磁性基板诱导的磁交换场来实现。为了完成我们的表征，我们计算了自旋波激发和由此产生的光谱，这可以通过电子能量损失光谱，磁拉曼光谱或扫描隧道光谱探测。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and local distortions near carbon impurity in $γ$-iron
用{ \it ab initio}电子结构计算方法研究了碳间隙杂质附近$γ$ -铁的晶体和磁性结构的局域微扰.它示出，碳杂质创建本地的铁磁有序与大量的tetraorbital扭曲的区域。计算了交换积分和溶解焓，后者与实验数据吻合得很好。讨论了局域畸变对$γ$ -Fe体系中碳-碳相互作用的影响。
2007-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Neutron scattering sum rules, symmetric exchanges, and helicoidal magnetism in MnSb$_2$O$_6$
本文利用中子散射一阶矩求和规则提取MnSb$_2$O$_6$的7个海森堡交换常数，重现其螺旋磁序低能自旋波，揭示晶体学手性与磁手性通过对称交换耦合。
2023-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structure, magnetism and magnetic compensation behavior of Co50-xMn25Ga25+x and Co50-xMn25+xGa25 Heusler alloys
采用实验和第一性原理计算对Co 50-xMn 25 Ga 25 +x和Co 50-xMn 25 + xGa 25（x=0-25）合金的结构、磁性、磁补偿行为、交换作用和电子结构进行了系统的研究。我们发现，所有的样品都表现出体心立方结构与高度的原子有序。随着Ga含量的增加，Co_（50-x）Mn_（25）Ga_（25 +x）合金的晶格常数随组分的变化在中间组分处出现一个拐点，这是由于Ga与过渡金属之间的共价作用增强所致。此外，在Co_（50-x）Mn_（25）Ga_（25 +x）合金中还发现了复杂的磁竞争现象，导致居里温度急剧下降，并产生了磁矩补偿行为。而在Co 50-xMn 25 + xGa 25合金中，随着Mn含量的增加，在铁磁基体中形成了额外的亚铁磁结构，导致分子磁矩单调减小，交换作用逐渐增强。电子结构计算表明，Co_（50-x）Mn_（25）+x Ga_（25）合金可能处于巡游磁性和局域磁性共存的状态。我们的研究对于理解Heusler合金的磁有序本质、调节其磁补偿和电子性质具有重要意义。
2012-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-Confinement-Induced Magnetism in LaNiO$_3$-LaMnO$_3$ Superlattices
在氧化物异质结构的界面处的磁重构的出现通常通过电子密度、交换耦合或应变的细微修改来解释。在这里，一个额外的可能的途径感生磁性的上下文中的（LaNiO $_3$）$_n$ /（LaMnO $_3$）$_n$超晶格使用混合紧束缚模型进行了研究。在LaNiO $_3$区域中，感应磁化与从Mn到Ni的电荷泄漏强度解耦，但源于这些纳米结构中存在的自旋过滤量子限制。一般来说，（111）-堆叠超晶格的感应磁化强度最大，（001）-堆叠超晶格的感应磁化强度最弱，这与Gibert等人在Nat. Mater中报道的交换偏置效应一致。11，195（2012）。
2013-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectricity induced by interatomic magnetic exchange interaction
多铁性是两个或多个铁性序参量共存的现象，是凝聚态物理和材料科学研究的热点之一[1-9]。然而，磁性和常规铁电性的共存在物理上是不利的[10]。最近提出了几种补救措施，例如，由特定的磁性[6]或电荷序[2]引起的不适当的铁电性。在这些理论的指导下，目前的研究主要集中在阻挫磁体上，这些磁体通常具有复杂的磁结构和较低的磁有序温度，离实际应用还很远。简单的共线磁体具有很高的磁转变温度，但从未被认真考虑作为多铁性材料的候选材料。在这里，我们认为，实际上简单的原子间磁交换相互作用已经包含了铁电性的驱动力，从而提供了一个新的铁电性和磁性之间的共存和强耦合的微观机制。我们证明了这种机制，即使是最简单的反铁磁（AFM）绝缘体MnO，可以显示一个双轴应变下的磁感应铁电性。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Noncollinear Magnetism in Density Functional Calculations
我们推广的电子自旋自由度的密度泛函计算的自旋矢量变量的定义中的能量泛函的情况下，可以在空间中的任何方向上变化的治疗。本文导出了广义交换关联势矩阵元的表达式，其中包括电子密度、电子密度梯度和拉普拉斯算子、动能密度和非定域Hartree-Fock型交换。我们目前的计算平面铬团簇，表现出基态与非共线的自旋密度由于几何受挫的反铁磁相互作用。
2007-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High Temperature Molecular Magnetism Caused by pi-electrons: Copper Phthalocyanine Doped with Alkaline Metals
研究了碱金属掺杂酞菁铜（AxCuPc）的电子自旋共振谱. ESR谱的温度依赖性表明了铁磁行为。居里-外斯温度在30 ~ 115 K之间变化，取决于样品的化学计量比x。在温度略高于77 K时，多晶样品的一些颗粒被吸引到弱磁体上。所观察到的磁性是由酞菁阴离子在Eg双简并分子轨道上的未成对π电子引起的。所观察到的铁磁性可以理解的框架内的McConnell-2模型提出的有机铁磁性电荷转移复合物。AxCuPc的高温磁性被认为是不同价态酞菁分子阴离子之间双交换的Zener机制的结果。
2005-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic-antiferromagnetic coexisting ground states and exchange bias effects in $\bf{MnBi_4Te_7}$ and $\bf{MnBi_6Te_{10}}$
天然超晶格结构$\rm{(MnBi_2Te_4)(Bi_2Te_3)}$ $_n$（$n$ = 1，2，.），其中磁性$\rm{MnBi_2Te_4}$层被非磁性$\rm{Bi_2Te_3}$层分开，保持带拓扑、磁性和减少的层间耦合，为实现奇异拓扑量子态提供了有希望的平台。然而，它们在二维极限下的磁性仍然难以捉摸，这对进一步探索量子现象至关重要。在这里，复杂的铁磁（FM）-反铁磁（AFM）共存的基态，持续到2-七层（SL）的限制，观察和全面调查$\rm{MnBi_4Te_7}$（$n$ = 1）和$\rm{MnBi_6Te_{10}}$（$n$ = 2）。无处不在的Mn-Bi位点混合修改甚至改变了微妙的SL间磁相互作用的符号，产生空间不均匀的层间耦合。此外，在$\rm{(MnBi_2Te_4)(Bi_2Te_3)}$ $_n$（$n$ = 1，2）中观察到可调交换偏置效应，这是由基态中FM和AFM分量之间的耦合引起的。我们的工作突出了一种新的方法对微调的磁性和铺平了道路，为进一步研究量子现象的$\rm{(MnBi_2Te_4)(Bi_2Te_3)}$ $_n$（$n$ = 1，2，.）以及它们的磁性应用。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Interface-Induced Phenomena in Magnetism
本文综述了静态和动态界面效应在磁性中的应用，重点介绍了界面驱动的磁效应以及与自旋轨道耦合和界面内禀对称性破缺相关的现象。它提供了一个历史背景和文献调查，但重点是最近的进展，确定最令人兴奋的新的科学成果，并指出有前途的未来研究方向。它首先介绍和概述了界面如何影响基本的磁特性，然后讨论了通过界面和界面附近的电荷和自旋输运，以及如何使用这些来控制磁性层的特性。重要的概念包括自旋累积、自旋流、自旋转移矩和自旋泵。概述了目前的知识状态和现有的审查文献的界面效应，如交换偏置，交换弹簧磁铁，自旋霍尔效应，氧化物异质结构，和拓扑绝缘体。本文重点介绍了最近发现的界面诱导磁性和非共线自旋织构，非线性动力学，包括自旋扭矩转移和磁化反转的界面，界面效应在超快磁化过程中。
2017-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetism in the frustrated antiferromagnet LiCrO2
LiCrO 2是一种二维三角形反铁磁体，与常见的电池材料LiCoO 2和著名的Jahn-Teller反铁磁体NaNiO 2同构。与后者相反，LiCrO_2在Cr面中表现出反铁磁交换，这归因于Cr-Cr d-d直接重叠。使用LDA和LDA+U第一性原理计算我证实了这一猜想，并表明：（a）直接d-d重叠确实增强相比，同构Ni和Cr化合物，（b）p-d电荷转移间隙也增加，从而抑制铁磁超交换，（c）计算的磁哈密顿映射到最近的邻居海森堡交换模型和（d）面间相互作用是反铁磁的。
2007-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic structure and magnetism in disordered bcc Fe alloys
本文采用增强空间递归方法结合紧束缚线性松饼锡轨道（TB-LMTO）方法研究了bcc结构Co $_{x}$ Fe $_{1-x}$，Cr $_{x}$ Fe $_{1-x}$和Mn $_{x}$ Fe $_{1-x}$的电子结构和磁性.本文系统地研究了磁矩和居里温度等磁性，并从电荷转移、交换分裂和杂化等效应出发，对3-{ \it d}过渡金属系列的磁矩和居里温度的变化规律进行了讨论。
2000-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Multiple Topological Magnetism in van der Waals Heterostructure of MnTe2/ZrS2
低维系统的拓扑磁性在凝聚态物理和材料科学中具有重要的基础和实际意义。在这里，使用第一性原理和蒙特卡罗模拟，我们提出了多拓扑磁性（即，Skyrmion和bimeron）可以在MnTe_2ZrS_2的范德华异质结构中存活。由于层间耦合，MnTe_2ZrS_2具有较大的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用。这与铁磁交换相互作用相结合，产生了一个有趣的skyrmion相组成的亚10 nm的磁性skyrmion下的一个微小的磁场为75 mT。同时，在小电场作用下，MnTe 2 ZrS 2中也出现了磁性双重子，表明存在多重拓扑磁性.通过层间滑动，这两种拓扑自旋纹理可以打开-关闭，这表明它们的堆叠依赖的字符。此外，还揭示了d和Keff对这些自旋织构的影响，并用一个无量纲参数来描述它们的联合作用。这些探索的现象和见解不仅对拓扑磁性的基础研究有用，而且还使纳米器件的新应用成为可能。
2022-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetism in doped semiconducting half-Heusler compounds
本文采用紧束缚线性Muffin tin轨道方法（TB-LMTO）和超原胞方法，用局域自旋密度泛函方法详细研究了M（Mn和Cr）掺杂半导体Heusler化合物FeVSb，CoTiSb和NiTiSn（XM $_{x}$ Y $_{1-x}$ Z）在宽浓度范围内的电子结构和磁性.我们的计算表明，这些化合物中的一些不仅是铁磁性的，而且是半金属的，可能是有用的自旋电子学应用。在考虑掺杂过渡金属（M）与价带X-Z杂化之间相互作用的简单模型下，分析了掺杂体系的电子结构。我们证明了强的X-d - M-d相互作用使M-d态接近费米能级，而M-t $_{2g}$态的能量比M-e $_{g}$态高。根据可用d电子的数量，如果d流形被部分占据，则实现铁磁性。铁磁（FM）或反铁磁（AFM）行为的趋势进行了讨论的安德森长谷川模型的超交换和双交换。在我们对Mn掺杂NiTiSn的计算中，FM对AFM排序的强烈偏好表明这些系统可能具有高居里温度。
2006-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Surface magnetism of Rh(001) from LDA+U calculations
我们报告的计算表明Rh（001）的表面磁矩的存在下，由磁性线性二色性实验检测到的有限时刻的动机。我们发现，虽然密度泛函与局部密度或广义梯度近似（LDA和GGA）的交换和相关产生一个非磁性的基态，GGA加上现场库仑相互作用U方法的应用预测表面磁性，从而提供了一个解决方案，长期存在的实验和理论之间的差异。计算的最外层Rh原子的磁矩随有效在位参数Ueff=U-J的强度而增加，当Ueff>=1.2 eV时，磁矩为1.24 μ_B，当Ueff=2.5 eV时，磁矩为1.24 μ_B.
2006-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Origin of $sp$-electron magnetism in Graphitic Carbon Nitride
基于第一性原理计算，本研究揭示了非磁性材料的磁性可以起源于反键态的部分占据。由于反键波函数是空间反对称的，根据量子力学的交换反对称原理，自旋波函数应该是对称的。我们证明了这种现象可以在石墨碳氮化物材料$g$ N $_3$中观察到，该材料可以通过实验合成并被视为具有空位的蜂窝结构。三个指向空位的N原子悬挂键相互作用形成一个成键和两个反键态。由于两个反键态都在费米能级附近，且电子在自旋极化时应该部分占据反键态，这就导致了1~ $μ_B$磁矩。
2018-08-10 cond-mat.mtrl-sci
The role of thermal disorder for magnetism and the $α- γ$ transition in Cerium; Results from density-functional theory
利用密度泛函理论计算了面心立方结构Ce在不同无序度下的电子结构。热无序引起磁矩振幅的波动，并增加高体积相的平均磁矩。铁磁解决方案移动到更低的体积比在计算中的完美有序的晶格。因此，在高$T$下，无序通过熵有助于$γ$相的稳定，并且这对于理解$α-γ$转变是重要的。核心级光谱学将是通过马德隆位移和局部交换分裂的传播来检测混乱的一种手段。
2014-05-30 cond-mat.mtrl-sci
First-principles approach to Non-Collinear Magnetism: towards Spin-dynamics
本文在自旋密度泛函理论的框架下，对非共线磁性进行了描述，给出了明确依赖于两分量旋量轨道的交换能泛函.在优化有效势（OEP）框架内推导出有效Kohn-Sham标势和磁场的方程。与磁阻Cr单层的例子，它示出，所得到的磁化强度密度表现出更多的非共线结构比标准计算。此外，非共线OEP方法的时间依赖性推广非常适合自旋动力学的从头计算描述。我们还表明，固体Fe，Co和Ni的磁矩很好地再现。
2007-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias effect in alloys and compounds
本文综述了在单相合金和化合物中观察到的交换偏置效应的现象，这些合金和化合物是由铁磁、反铁磁、亚铁磁、自旋玻璃、团簇玻璃和无序磁态等多种共存磁相组成的。交换偏置效应的调查进行了讨论，在不同类型的合金和化合物的定性和定量方面的磁性集中在宏观实验工具，如磁化强度和磁阻测量。在这里，我们专注于改善的基本问题的交换偏差的影响，而不是在其技术的重要性。
2011-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Pitfalls of Exchange-Correlation Functionals in Descriptions of Magnetism: Cautionary Tale of the FeRh Alloy
本文以FeRh合金为例，系统比较LSDA、多种GGA及SCAN泛函在DFT计算中的表现，揭示单一泛函难以同时准确描述结构、电子和磁学性质，并指出开发通用型交换关联泛函的必要性。
2024-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Importance of Magnetism in Phase Stability, Equations of State, and Elasticity
磁性对过渡金属和过渡金属化合物的高压性能的影响是非常重要的。在铁的情况下，磁性是负责在环境条件下的体心立方（bcc）相的稳定性，和在面心立方（fcc）铁的大的热膨胀系数，也有很大的影响的状态方程和弹性的六方密堆积（hcp）铁。在过渡金属氧化物中，局部磁矩负责它们的绝缘行为。LDA+U结果CoO和FeO，并预测高压金属化。包含一个本地库仑排斥，U，大大抑制了高自旋低自旋跃迁发现与传统的交换相关泛函（即广义梯度校正，GGA）。我们讨论了磁性对高压内聚性质影响的理论和计算。
2002-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and finite temperature magnetism of yttrium iron garnet
钇铁石榴石是一种复杂的铁磁绝缘体，具有20个磁振子模，广泛用于磁化动力学的基础实验研究。作为一种过渡金属氧化物，具有中等的间隙（2.8 eV），钇铁石榴石需要仔细处理的电子相关。我们应用准粒子自洽GW来提供电子结构和由此产生的磁性的完全从头算描述，包括磁交换相互作用的海森堡模型的参数化。随后的自旋动力学模型与量子统计扩展我们的描述磁振子谱和热力学性质，如居里温度，发现有利的协议与实验测量。这项工作提供了一个快照的国家的最先进的建模复杂的磁性绝缘体。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring non-collinear magnetism and 3d $-$ 4f exchange interactions in RVO$_3$ epitaxial thin films
本研究通过应变工程操控PrVO3外延薄膜的晶格畸变，结合光谱技术与理论计算，揭示了V3+ 3d自旋重定向与Pr3+ 4f磁化反转同时发生的机制，阐明了八面体旋转与Jahn-Teller畸变在调控3d-4f交换耦合中的关键作用。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dopants, Defects and Magnetism in Epitaxial CoxTi1-xO2-x Anatase
我们表明，室温铁磁性的外延Co掺杂的TiO 2纳米晶是由电子介导的交换相互作用，而不是由金属Co簇。Co（II）取代晶格中的Ti（VI）并产生不贡献载流子的氧空位。自由电子起源于在生长过程中由于氧缺乏而产生的氧空位。
2002-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Covalent bonds against magnetism in transition metal compounds
过渡金属化合物的磁性通常从描述孤立离子开始，尽可能准确，并在稍后阶段处理它们的（交换）相互作用。我们发现，这种标准的方法可能会打破在许多情况下，特别是在$4d$和$5d$化合物。我们认为，有一个重要的intersite效应-共价金属-金属键的轨道选择性的形成，这导致了“排斥”相应的电子从磁性子系统，从而强烈影响系统的磁性。这种效应在非整数电子数时尤为突出，当它导致著名的双交换抑制时，双交换是过渡金属化合物铁磁性的主要机制。我们通过分析和数值方法研究了这种新型机制，并表明它不仅解释了几种$4d-5d$材料的磁性，包括Nb $_2$ O $_2$ F $_3$和Ba $_5$ AlIrPDMATHABMP O $_{11}$，而且还可以在$3d$过渡金属氧化物中发挥作用，例如在压力下的CrO $_2$中。我们还讨论了自旋-轨道耦合在共价性和磁性竞争中的作用。我们的研究结果表明，强的intersite耦合可能会使考虑磁性的标准单站点起点失效，并可能导致一个定性的新行为。
2016-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modulation of magnetism via electric field in MgO nanoribbons
对锯齿形氧化镁纳米带（Z-MgONRs）的电磁特性进行了理论研究。我们认为极性电荷和自旋极化是决定边缘磁性的两个关键因素。基于第一性原理计算，我们证明了O和Mg的边缘都是磁性的，它们的磁矩都可以通过外加电场进行有效的调制，并在有效紧束缚模型的框架下进一步研究了边缘磁性，为单粒子格林函数的计算和交换作用的确定提供了一个出发点.利用线性响应模型，我们发现Z-MgONRs表现出两种性质截然不同的交换相互作用。O边的磁性是铁磁有序的强局域化磁性，而Mg边的磁性是Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）类相互作用的巡游磁性.这两种耦合也可以被电场调制，从而产生自旋密度波的电调制和O边居里温度的调制。所有这些都表明，Z-MgONRs是ME耦合的理想平台和多种应用的有吸引力的候选者。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Beyond Kitaev exchange: $Γ'$-driven magnetism in Ag$_3$LiRh$_2$O$_6$
Felix Bloch Institute for Solid-State Physics, University of Leipzig（莱比锡大学菲利克斯·布洛赫固体物理研究所）；Technical University of Munich, TUM School of Natural Sciences, Physics Department（慕尼黑工业大学自然科学学院物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Department of Physics and Center for Functional Materials, Wake Forest University（维克森林大学物理与功能材料中心）；Department of Physics, Loughborough University（拉夫堡大学物理系）；Blackett Laboratory, Imperial College London（帝国理工学院布莱克特实验室）
该研究通过多种计算方法揭示Ag₃LiRh₂O₆中存在仅次于K₁的Γ₁'非对角交换，解释其磁特性并预测磁振子能带拓扑，为扩展Kitaev模型提供新方向。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Canonical band theory of non-collinear magnetism
发展了非共线磁性的正则能带理论，并将其应用于密排面心立方和体心立方晶体结构。周期表中的几个非共线磁性的例子被认为是典型的起源。这是一个无参数理论，其中晶体和磁对称性，以及交换分裂，唯一地确定电子带。对确定磁稳定性的唯一贡献是由于自旋混合导致的杂化引起的能带能量的变化，并且在此基础上，我们能够分析非共线磁结构稳定性的起源，以及FM状态对非共线有序的不稳定性。
2007-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
From Density Functional Theory to Spin Hamiltonians: Magnetism in $d^5$ Honeycomb Compound OsCl$_3$
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学培养印度协会）
本研究结合DFT计算、HK哈密顿量精确对角化与半经典方法，构建$d^5$蜂窝磁体系有效自旋哈密顿量，揭示OsCl$_3$的锯齿型反铁磁基态，为强关联体系磁交换计算提供高效方案。
2025-06-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-orbit-entangled nature of magnetic moments and Kitaev magnetism in layered halides $α$-RuX$_3$ (X = Cl, Br, I)
$α$ $_3$由于潜在的键依赖性Kitaev磁交换相互作用和由此产生的可在其中实现的量子自旋液体相，最近已被广泛研究。已知Ru 4 $d$ -和Cl $p$ -轨道之间的共价性对于在该化合物中诱导大的Kitaev相互作用是至关重要的，因此将Cl替换成更重的卤素元素如Br或I可能是进一步促进Kitaev相互作用的有希望的方法。及时地，已经有关于$α$ $_3$和$α$ $_3$的合成的报道，预期其具有与$α$相同的自旋-轨道-纠缠轨道和Kitaev交换相互作用。在本文中，我们以比较的方式研究了$α$ -RuCl $_3$、$α$ -RuBr $_3$和$α$ -RuI $_3$的电子结构，着重于自旋-轨道耦合和在位库仑排斥的协同作用，以实现Ru位的自旋-轨道纠缠赝自旋-1/2。我们进一步估计了所有三种化合物的磁交换相互作用，表明$α$ -RuBr $_3$可以是在固态系统中实现Kitaev自旋液相的有希望的候选者。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay of Dirac electrons and magnetism in AMnBi2 (A=Ca, Sr)
狄拉克材料表现出有趣的低能载流子动力学，为新的物理发现提供了肥沃的土壤。特别感兴趣的是狄拉克载流子与其他量子现象（如磁性）的相互作用。在这里，我们报告的AMnBi 2（A=Ca，Sr），一个典型的磁狄拉克系统，包括交替狄拉克载体和磁性层的双磁振子拉曼散射研究。我们提出了第一个准确的测定这些化合物中的交换能，并通过与参考化合物BaMn 2Bi 2相比，我们表明，在AMnBi 2的Dirac载体层显着增强磁层之间的交换耦合，这反过来又驱动沿狄拉克轨迹的电荷间隙开放。我们的研究结果在揭示磁性狄拉克材料的基本物理学方面开辟了新的领域，为探测不同类型的自旋-费米子相互作用提供了一个新的平台。这些材料的优异性能使得狄拉克载流子和磁矩之间的相互作用可以被精细地控制，从而在磁狄拉克器件中具有很大的应用前景。
2017-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interplay between magnetism and sodium vacancy ordering in NaxCoO2
使用低温纳米量热法和X射线衍射的组合，我们确定了三个温度制度，其特征在于不同的钠有序模式（低温高达290 K，中间290-340 K，和高340 K以上）。通过这些模式的冻结，我们建立了两个关键的作用，钠嵌入在形成的磁性基态：提供适当的电子计数为面内铁磁相互作用，并通过3D钠有序提供面间反铁磁交换路径。
2016-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
