CRSBRのスピン波と磁気交換ハミルトニアン

CRSBRは、大気安定性の2次元（2D）ファンデルワールス半導体磁石であり、技術的な約束を備えていますが、高周波スイッチングの原子規模の磁気相互作用 - 重要な情報は十分に理解されていません。CRSBR磁気交換ハミルトニアンとバルクマグノンスペクトルを決定するための実験的研究が提示されています。ここでは、単結晶中性子回折を使用したAタイプの反強磁気順序が確認されています。マグノン分散は、非弾性中性子散乱を使用して測定され、励起モードをスピン波モデルに厳密に適合させます。マグノンスペクトルは、7つの最も近い面内交換を伴う面内磁性ハイゼンベルク交換モデルによってよく説明されています。この適合交換ハミルトニアンは、CRSBRの挙動の理論的予測を可能にします。一例として、適合したハミルトニアンは、スピン軌道増強CRSBRヘテロ構造でキラルマグノンエッジモードの存在を予測するために使用されます。

CrSBr is an air-stable two-dimensional (2D) van der Waals semiconducting magnet with great technological promise, but its atomic-scale magnetic interactions-crucial information for high-frequency switching-are poorly understood. An experimental study is presented to determine the CrSBr magnetic exchange Hamiltonian and bulk magnon spectrum. The A-type antiferromagnetic order using single crystal neutron diffraction is confirmed here. The magnon dispersions are also measured using inelastic neutron scattering and rigorously fit the excitation modes to a spin wave model. The magnon spectrum is well described by an intra-plane ferromagnetic Heisenberg exchange model with seven nearest in-plane exchanges. This fitted exchange Hamiltonian enables theoretical predictions of CrSBr behavior: as one example, the fitted Hamiltonian is used to predict the presence of chiral magnon edge modes with a spin-orbit enhanced CrSBr heterostructure.