双层蜂窝状海森伯铁磁体中层间交换耦合相互作用对拓扑相的影响

层状磁性拓扑材料是最小二维单元下同时具有磁序和拓扑性的材料体系,研究这一体系可能会观察到新物性和新现象的出现,因此引起了研究者们的广泛关注.本文运用线性自旋波理论,主要研究了层间铁磁耦合的双层蜂窝状海森伯铁磁体中层间交换耦合相互作用对系统拓扑相的影响.通过计算不同层间交换耦合相互作用强度下的磁子色散关系能得出,当系统达到两个强度临界值时,能量较高的两条能带和能量较低的两条能带的带隙在狄拉克点处会依次出现闭合-重新打开现象.计算能带对应的贝里曲率和陈数后,发现贝里曲率符号在相应临界值前后会发生反转,同时陈数也会发生改变,这证明系统发生了拓扑相变.此外,本文研究发现当双层蜂窝状铁磁体发生拓扑相变时,磁子热霍尔系数变化曲线会相应发生突变.本研究成果可以为利用双层蜂窝状铁磁材料制作具有更高信息传输能力的自旋电子器件提供理论支撑,也可以为其他双层铁磁系统的相关研究提供一定的理论参考.

双层反铁磁体K_3Cu_2F_7中轨道序驱动的自旋二聚化

基于自旋-轨道-晶格Hamilton量,应用团簇自洽场方法,研究了双层钙钛矿结构材料K3Cu2F7基态的晶格、磁及轨道结构,发现近孤立的双层的对称破缺和Jahn-Teller晶格畸变使得Cu2+离子在每层内交替占据z2-x2〉/z2-y2〉轨道,进而导致双层的层间表现为强的反铁磁耦合,层内为弱的铁磁耦合.强反铁磁耦合导致层间自旋二聚化,形成自旋单重态.层内Cu2+离子的轨道占据与弱的铁磁耦合满足Goodenough-Kanamori-Anderson规则,因此自旋间并无磁阻挫作用,利于形成稳定的自旋二聚化态.由键算符平均场方法得到自旋单重态-三重态激发能隙约为326K,与实验值400K相比略小.该理论也适用于同类晶格结构材料Cs3Cu2Cl4Br3自旋二聚态的形成。

Magnetic coupling in ferromagnetic semiconductor GaMnAs/AlGaMnAs bilayer devices

We carefully investigated the ferromagnetic coupling in the as-grown and annealed ferromagnetic semiconductor GaMnAs/A1GaMnAs bilayer devices. We observed that the magnetic interaction between the two layers strongly affects the magnetoresistance of the GaMnAs layer with applying the out of plane magnetic field. After low temperature annealing, the magnetic easy axis of the A1GaMnAs layer switches from out of plane into in-plane and the interlayer coupling efficiency is reduced from up to 0.6 to less than 0.4. However, the magnetic coupling penetration depth for the annealed device is twice that of the as-grown bilayer device.