論文の概要: Deterministic role of chemical bonding in the formation of altermagnetism: Reflection from correlated electron system NiS

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.00453v1
• Date: Tue, 31 Dec 2024 14:08:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-05 17:12:25.489577
• Title: Deterministic role of chemical bonding in the formation of altermagnetism: Reflection from correlated electron system NiS
• Title（参考訳）: 反磁性形成における化学結合の決定論的役割:相関電子系NiSからの反射
• Authors: Arijit Mandal, Arindom Das, B. R. K. Nanda,
• Abstract要約: 強磁性と反強磁性の両方の特徴を持つ新しい強磁性状態であるオルテルマグネティズムは、ここ数年で大きな注目を集めている。 結晶の化学結合が磁気変化を誘発する役割について検討する。 ASS分割が最大となるNiAs型六角形結晶において,12個のアンチノダル領域を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Altermagnetism, a new collinear magnetic state that has traits of both ferromagnetism and antiferromagnetism, has gained significant attention in the last few years and the underlying mechanisms driving this quantum phase are still evolving. Going beyond the phenomenological models and group theoretical analyses, which focus on providing a binary explanation of the presence or absence of the altermagnetic state, in this work, we explored the role of crystal chemical bonding. As the latter successfully integrates the crystal and orbital symmetries and is tunable, it provides a quantitative and more realistic mechanism to explain the formation of altermagnetism. From the first principle calculations and tight-binding models within the framework of the linear combination of atomic orbitals on NiS, belonging to the hexagonal NiAs family (e.g. CrSb, MnTe, etc.), we reveal that the second neighbor interaction between the orbitals of the non-magnetic atoms is the most deterministic in inducing altermagnetism. These second-neighbor bondings modulate the intra-sublattice interactions differently for the opposite spin sublattices. As a consequence, the antiferromagnetic sublattice band degeneracy is lifted and it results in momentum dependent altermagnetic spin split (ASS). We further reveal that the strong altermagnetism is observed in these materials due to the participation of multiple and selective orbitals, both from Ni and S, in the chemical bonding. We proposed twelve antinodal regions in the NiAs type hexagonal crystals, where ASS split is maximum. Specific to NiS, ASS increases with correlation, and for the edge valence and conduction bands it can go beyond 1eV, which makes this compound ideal for carrying out altermagnetic experiments and for exploring non-trivial quantum transport through electron and hole doping. The present study opens up new pathways to tailor tunable altermagnetism.
• Abstract（参考訳）: 強磁性と反強磁性の両方の特徴を持つ新しいコリニア磁気状態であるオルターマグネティズムは、ここ数年で大きな注目を集め、この量子相を駆動するメカニズムはいまだ進化を続けている。 本研究は, 結晶化学結合の役割を考察し, 現象論的モデルと群理論解析を超越して, 異磁性状態の有無を二項的に説明することに焦点を当てた。 後者は結晶と軌道の対称性をうまく統合し、調整可能であるため、反磁性の形成を説明するための定量的でより現実的なメカニズムを提供する。 六方晶NiAs族に属するNiS上の原子軌道の線形結合の枠組みにおける第一原理計算と強結合モデル(例えばCrSb,MnTeなど)から、非磁性原子の軌道間の第2の隣り合う相互作用が反磁性を誘導する最も決定論的であることを明らかにする。 これら2番目の隣り合う結合は、反対のスピン置換体に対して、基板内相互作用を異なる方法で変調する。 その結果、反強磁性サブ格子バンドの縮退が持ち上げられ、運動量依存型磁気スピンスプリット(ASS)が生じる。 さらに, 化学結合におけるNi, Sの多層および選択的軌道の関与により, これらの物質に強い反磁性が観察されていることも明らかにした。 我々は, ASS分割が最大となるNiAs型六角形結晶において, 12個のアンチノダル領域を提唱した。 NiS に特有な ASS は相関により増加し、エッジ原子価と伝導帯は 1eV を超えることができるため、この化合物は反磁性の実験や電子とホールドーピングによる非自明な量子輸送の探索に理想的である。 本研究は, 調整可能な磁気学への新たな道を開くものである。

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