中心对称且具有非简单空间群结构的晶体中可调控的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用

作     者：张中义 秦盛山 臧佳栋 方辰 胡江平 张富春 Zhongyi Zhang;Shengshan Qin;Jiadong Zang;Chen Fang;Jiangping Hu;Fu-Chun Zhang

作者机构：Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China School of PhysicsBeijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Kavli Institute for Theoretical SciencesCAS Center for Excellence in Topological Quantum ComputationUniversity of Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China Department of Physics and AstronomyUniversity of New HampshireDurham 03824USA Materials Science ProgramUniversity of New HampshireDurham 03824USA South Bay Interdisciplinary Science CenterDongguan 523808China Collaborative Innovation Center of Advanced MicrostructuresNanjing UniversityNanjing 210093China 

基　　金：the National Key Research and Development Program of China(2017YFA0303100 and 2022YFA1403901) the National Natural Science Foundation of China(12174428,11888101,11920101005,and 11674278) the Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences(XDB28000000 and XDB33000000) U.S.Department of Energy,Basic Energy Science(DESC0020221) 

出 版 物：《Science Bulletin》 (科学通报（英文版）)

年 卷 期：2023年第68卷第11期

页      码：1113-1118,M0003页

摘      要：非中心对称材料中存在的Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用,可以导致新颖的自旋纹理和奇异的手性物理现象.而如果能在中心对称的晶格中发现DM相互作用,这将可以大大丰富实现上述新奇物理的材料体系.本文发现中心对称的且遵循非简单空间群结构的巡游电子体系可以作为实现DM相互作用的新平台.以遵循P4/nmn空间群的晶格为例,作者展示了在该中心对称晶格中,由巡游电子导致的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY)相互作用中包含DM相互作用、Heisenberg交换相互作用和Kaplan-Shekhtman-Entin-wohlman-Aharony(KSEA)相互作用.在这其中,DM相互作用的DM矢量的方向取决于实空间中磁性原子的位置,DM相互作用的强度取决于动量空间中费米面的位置.该晶格体系中磁性相互作用的多样性,源于非简单空间群对称性保证的实空间中位置依赖的在位点群和倒空间中动量依赖的电子结构.本研究揭示了非简单空间群对称性如何影响晶体中的磁性,表明非简单空间群晶格体系是设计磁性相互作用非常有前景的平台.

主 题 词：巡游电子 中心对称 物理现象 动量空间 费米面 磁性原子 

学科分类：081704[081704] 07[理学] 070304[070304] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1016/j.scib.2023.04.033

馆 藏 号：203121958...