RFeO3中逆磁磁振子分裂的预测与调控：非相对论性与相对论性视角

《npj Computational Materials》：Prediction and tuning of altermagnetic magnon splitting in RFeO3: non-relativistic and relativistic perspectives

　　

摘要

交替磁性不仅会在电子能带中引起动量依赖的分裂，也会在磁振子光谱中产生这种效应。然而，交替磁性系统中磁振子的非传统手性行为尚未得到充分理解，这限制了新型自旋电子功能的发展。在这里，我们利用第一性原理计算和自旋哈密顿量分析研究了十四种正铁氧体RFeO₃（R为稀土元素）中的内在交替磁性磁振子分裂现象。我们发现，这些手性磁振子模式源于非相对论性的、破坏对称性的交换相互作用，这些相互作用导致了明显的动量依赖性分裂，并产生了横向自旋电流\({L}_{{xz}}\)。在RFeO₃的倾斜反铁磁基态中，由于相对论性的Dzyaloshinskii–Moriya（DMI）相互作用和非相对论性的交替磁性效应导致的磁振子分裂共存，但它们之间的相互作用较弱且基本上是独立的。此外，我们提出了一种通用的应变控制机制，通过改变稀土原子的位置来调整各向异性的超交换路径。这种机制可以实现可调的手性磁振子能带分裂和自旋电流，从而有可能实现可控的无耗散磁振子电流。我们的研究结果为交替磁性磁振子学提供了基础性的见解，并为无耗散自旋电子器件的发展提供了新的策略。