論文の概要: Giant momentum-dependent spin splitting in centrosymmetric low Z antiferromagnets

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/1912.12689v3
• Date: Tue, 24 Mar 2020 17:15:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-17 08:19:53.888931
• Title: Giant momentum-dependent spin splitting in centrosymmetric low Z antiferromagnets
• Title（参考訳）: 中心対称低z反強磁性体の巨大運動量依存性スピン分裂
• Authors: Lin-Ding Yuan, Zhi Wang, Jun-Wei Luo, Emmanuel I. Rashba, Alex Zunger
• Abstract要約: 反強磁性誘起スピンスプリッティングは, 中心対称化合物を含むように遊び場を広げることを示す。 スピン分割エネルギーバンドを持つ最適反強磁性体を同定するために現在の設計原理を用いることは、スピンチャージ変換とスピントルクの効率的な応用に有用であると考えられる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.528994314931563
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The energy vs. crystal momentum E(k) diagram for a solid (band structure) constitutes the road map for navigating its optical, magnetic, and transport properties. By selecting crystals with specific atom types, composition and symmetries, one could design a target band structure and thus desired properties. A particularly attractive outcome would be to design energy bands that are split into spin components with a momentum-dependent splitting, as envisioned by Pekar and Rashba [Zh. Eksperim. i Teor. Fiz. 47 (1964)], enabling spintronic application. The current paper provides "design principles" for wavevector dependent spin splitting (SS) of energy bands that parallels the traditional Dresselhaus and Rashba spin-orbit coupling (SOC) - induce splitting, but originates from a fundamentally different source -- antiferromagnetism. We identify a few generic AFM prototypes with distinct SS patterns using magnetic symmetry design principles. These tools allow also the identification of specific AFM compounds with SS belonging to different prototypes. A specific compound -- centrosymmetric tetragonal MnF2 -- is used via density functional band structure calculations to quantitatively illustrate one type of AFM SS. Unlike the traditional SOC-induced effects restricted to non-centrosymmetric crystals, we show that antiferromagnetic-induced spin splitting broadens the playing field to include even centrosymmetric compounds, and gives SS comparable in magnitude to the best known ('giant') SOC effects, even without SOC, and consequently does not rely on the often-unstable high atomic number elements required for high SOC. We envision that use of the current design principles to identify an optimal antiferromagnet with spin-split energy bands would be beneficial for efficient spin-charge conversion and spin orbit torque applications without the burden of requiring compounds containing heavy elements.
• Abstract（参考訳）: 固体(バンド構造)のエネルギー対結晶運動量e(k)図は、その光学的、磁気的、および輸送的性質をナビゲートするための道路地図を構成する。 特定の原子タイプ、組成、対称性を持つ結晶を選択することで、ターゲットバンド構造や所望の特性を設計できる。 特に魅力的な結果として、ペカールとラシュバ(Zh. Eksperim. i Teor. Fiz. 47 (1964))が想像したように、運動量依存の分裂を伴うスピン成分に分裂するエネルギーバンドを設計することが挙げられる。 現在の論文は、従来のドレッセルハウスとラシュバのスピン軌道結合(SOC)と平行なエネルギーバンドの波動ベクトル依存スピン分割(SS)に対して「設計原理」を提供するが、基本的に異なる源である反強磁性に由来する。 磁気対称性設計原理を用いて、SSパターンの異なるいくつかの汎用AFMプロトタイプを同定する。 これらのツールは、異なるプロトタイプに属するSSと特定のAFM化合物の同定を可能にする。 特定の化合物 -- 中心対称四角形MnF2 -- は密度汎関数バンド構造計算によって、1種類のAFM SSを定量的に説明するために用いられる。 非中心対称結晶に制限された従来のSOC誘起効果とは異なり、反強磁性誘起スピン分裂は、中心対称化合物を含むように遊び場を広げ、SSはSOCなしでも最もよく知られた("giant")SOC効果に匹敵し、高いSOCに必要な高原子数要素に依存しないことを示す。 スピンスプリットエネルギー帯を用いた最適反強磁性体同定のための現在の設計原理は,重元素を含む化合物を必要とせず,効率的なスピン電荷変換およびスピン軌道トルク応用に有用であると考えられる。

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