- PII
- S3034641X25060100-1
- DOI
- 10.7868/S3034641X25060100
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 167 / Issue number 6
- Pages
- 846-856
- Abstract
- Показано, что зарядовые флуктуации, инициируемые перескоками электронов, при учете спинорбитального взаимодействия снимают шестикратное вырождение орбитального синглета 6S иона Mn в топологическом изоляторе MnBi2Te4 и приводят к одноионной анизотропии. При решении задачи введено мультиплетное представление для операторов рождения фермионов атомных состояний через операторы, описывающие переходы между многоэлектронными функциями. Во втором порядке операторной формы теории возмущений получены выражения для заселенностей nM состояний ионов Mn при различных значениях проекции спина M терма 6S и определены константы одноионной анизотропии. Из вычислений следует, что флуктуационный механизм обеспечивает возможность реализации анизотропии типа «легкая ось», которая имеет место в MnBi2Te4. При этом интервал значений константы анизотропии D2, получающийся при варьировании исходных параметров модели, включает значение D2 = −0.0095 мэВ, необходимое для получения критического поля спин-флоп-перехода Hsf, известного из эксперимента. Предложенный механизм имеет широкую область применимости для описания анизотропии соединений, в которых основное состояние магнитоактивного иона в схеме слабого кристаллического поля описывается орбитальным синглетом.
- Keywords
- Date of publication
- 16.06.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 40
References
- 1. M. M. Otrokov, I. I. Klimovskikh, H. Bentmann et al. (Collaboration), Nature 576, 416 (2019).
- 2. J.-Q. Yan, Q. Zhang, T. Heitmann et al., Phys. Rev. Mater. 3, 064202 (2019).
- 3. Y.-J. Hao, P. Liu, Y. Feng et al. (Collaboration), Phys. Rev. X 9, 041038 (2019).
- 4. B. Li, J.-Q. Yan, D. M. Pajerowski et al., Phys. Rev. Lett. 124, 167204 (2020).
- 5. Дж. Гудинаф, Зонная структура переходных dметаллов и их сплавов, Изд-во иностр. лит-ры, Москва (1963).
- 6. В. В. Еременко, Введение в оптическую спектроскопию, Наукова думка, Киев (1975).
- 7. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Квантовая механика. Нерелятивисткая теория, Наука, Москва (1989).
- 8. J.-Q. Yan, S. Okamoto, M. A. McGuire, A. F. May, R. J. McQueeney, and B. C. Sales, Phys. Rev. B 100, 104409 (2019).
- 9. Y. Lai, L. Ke, J. Yan, R. D. McDonald, and R. J. McQueeney, Phys. Rev. B 103, 184429 (2021).
- 10. S. Li, T. Liu, C. Liu, Y. Wang, H.-Z. Lu, and X. C. Xie, Natl. Sci. Rev. 11, nwac296 (2023).
- 11. К. Бальхаузен, Введение в теорию поля лигандов, Мир, Москва (1964).
- 12. С. А. Альтшулер, Б. М. Козырев, Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов переходных групп, Наука, Москва (1972).
- 13. Y. Li, Z. Jiang, J. Li, S. Xu, and W. Duan, Phys. Rev. B 100, 134438 (2019).
- 14. J. Hubbard, Proc. Roy. Soc. Lond. A 285, 542 (1965).
- 15. Н. Н. Боголюбов, Статистическая механика, т. VI, Наука, Москва (1989).
- 16. N. Marzari, A. A. Mostofi, J. R. Yates, I. Souza, and D. Vanderbilt, Rev. Mod. Phys. 84, 1419 (2012).
- 17. G. Pizzi, V. Vitale, R. Arita et al. (Collaboration), J. Phys.: Condens. Matter 32, 165902 (2020).
- 18. J. Li, Y. Li, S. Du et al., Sci. Adv. 5, eaaw5685 (2019).
- 19. S. Xiao, X. Xiao, F. Zhan, J. Fan, X. Wu, and R. Wang, Phys. Rev. B 105, 125126 (2022).
- 20. Q. Sh. Wu, Sh. N. Zhang, H.-F. Song, M. Troyer, and A. A. Soluyanov, Comput. Phys. Commun. 224, 405 (2018).
- 21. R. Gao, G. Qin, S. Qi, Z. Qiao, and W. Ren, Phys. Rev. Mater. 5, 114201 (2021).
- 22. W.-T. Guo, Z. Huang, and J.-M. Zhang, Rashba Spin-Splitting Driven Inverse Spin Hall Effect in MnBi2Te4, Commun. Phys. 8, 1 (2025).
- 23. T. Zhu, H. Wang, H. Zhang, and D. Xing, Npj Comput. Mater. 7, 1 (2021).
- 24. J. Li, J. Y. Ni, X. Y. Li, H.-J. Koo, M.-H. Whangbo, J. S. Feng, and H. J. Xiang, Phys. Rev. B 101, 201408 (2020).
- 25. A. H. Wilson, Proc. Roy. Soc. Lond. A 133, 458 (1931).
- 26. K. W. H. Stewens, Proc. Phys. Soc. A 65, 209 (1952).
- 27. А. К. Звездин, В. М. Матвеев, А. А. Мухин, А. И. Попов, Редкоземельные ионы в магнитоупорядоченных кристаллах, Наука, Москва (1985).
- 28. В. В. Вальков, А. О. Злотников, А. Гамов, Письма в ЖЭТФ 118, 330 (2024).
