反強磁性FEPS3VIAマグネトーラマン分光法における準二次元マグノン識別

最近、ファンデルワールス結合磁気材料は、単一層までの長距離磁気秩序を保持し、これらの魅力的な材料の基本的な物理学と潜在的な用途に多くの道を開いていることが発見されました。そのような材料の1つはFEPS3です。これは、Fe原子がハニカム格子を形成する大きなスピン（S = 2）モット絶縁体です。バルクでは、FEPS3は準2次元化反強磁石であることが示されており、ラマンスペクトルの追加機能が約120 KのNéel温度（TN）の下に現れます。磁気構造では、磁気的に秩序化された状態にあるこれらのラマン活性モードの1つが、実際には約3.7 THz（122 cm-1）の周波数を持つマグノンであることを示しています。この機能をフォノンとして解釈した以前の研究とは反対に、ラマンデータは、G-Factorをそれぞれ2と判断し、それぞれ温度と磁場の関数としてマグノンを変化させて分割することを示しています。さらに、マグノンの対称性の挙動は、偏光依存性ラマン分光法によって研究され、FEPS3の磁気点グループを使用して説明されています。

Recently it was discovered that van der Waals-bonded magnetic materials retain long range magnetic ordering down to a single layer, opening many avenues in fundamental physics and potential applications of these fascinating materials. One such material is FePS3, a large spin (S=2) Mott insulator where the Fe atoms form a honeycomb lattice. In the bulk, FePS3 has been shown to be a quasi-two-dimensional-Ising antiferromagnet, with additional features in the Raman spectra emerging below the Néel temperature (TN) of approximately 120 K. Using magneto-Raman spectroscopy as an optical probe of magnetic structure, we show that one of these Raman-active modes in the magnetically ordered state is actually a magnon with a frequency of ≈3.7 THz (122 cm-1). Contrary to previous work, which interpreted this feature as a phonon, our Raman data shows the expected frequency shifting and splitting of the magnon as a function of temperature and magnetic field, respectively, where we determine the g-factor to be ≈2. In addition, the symmetry behavior of the magnon is studied by polarization-dependent Raman spectroscopy and explained using the magnetic point group of FePS3.