最近3篇PRL涉及交错磁性、滑移铁电和离子扩散

学术   2024-11-08 21:47   广东  

1. Skyrmion Hall Effect in Altermagnets

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.196701

在此研究中,作者预测了具有零净磁化和零斯格明子电荷的新兴交错磁体中的斯格明子霍尔效应。首先证明了中性斯格明子在交错磁体中表现为磁四极矩。研究揭示了磁四极矩中隐藏的规范场,当受到自旋转移力矩的驱动时,它会引起斯格明子霍尔效应。有趣的是,当交换交错磁体中的各向异性交换耦合时,霍尔角会发生符号变化。此外,证明了交错磁斯格明子的速度和霍尔角都敏感地依赖于电流方向。这项研究发现证实了磁四极矩在驱动电荷消失的斯格明子霍尔效应中的关键作用,并为发现磁斯格明子之外中性准粒子的新霍尔效应铺平了道路。

图1 交错磁体中“中性斯格明子”霍尔效应的示意图
图2 固定交错磁体(ATM)交换刚度A2=10 pJ/m和层间交换常数A0=2 MJ/m3时,斯格明子速度随非绝热系数β (a)、电荷漂移速度u (b)和阻尼常数α (c)的变化;(d) 当参数u=100 m/s和A0=2 MJ/m3时,横向斯格明子速度差随|A2|的变化
图3 斯格明子速度随ATM交换刚度(a)和层间交换常数(b)的变化
图4 斯格明子速度(a)和霍尔角(b)随电流方向的变化
图5 由自旋-轨道矩(SOT)驱动的斯格明子速度(a)和霍尔角(b)随其螺旋度η的变化

2. Large Photoinduced Tuning of Ferroelectricity in Sliding Ferroelectrics

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.196801

在此研究中,作者通过从头计算研究了光激发如何影响二维范德华材料的滑移铁电性。选择菱方(3R)堆叠双层MoS2作为模型体系。光激发载流子和本征电子之间的相互作用可以以更精细的方式调节电子主导的极化。通过在宽范围内改变光通量,发现了光激发对滑移铁电的一个有趣影响:光激发在低通量水平下显著屏蔽了本征极化,而在更高通量水平下引入的额外光激发载流子有助于恢复减弱的极化。这种非平庸、非单调的趋势与常规的铁电氧化物不同,在常规的铁电氧化物中,随着光照的增加,极化趋于消失,非极性相更有利。

此外,当光通量达到临界值时,它会诱导从P3m1到Cm相的结构相变,同时伴随着M点声子模式的软化。这一发现以及最近在单质中发现的其他新的光诱导相,表明光激发可以诱导热激活无法实现的相变。与基态结构相比,瞬态Cm相的极化大小增强了5倍以上,表明光激发可以有效增强滑移铁电体的功能。这项研究将这种效应归因于与光下离子位移相关的结构起源和与光激发载流子分布相关的电荷起源。

图1 (a) 两个菱方堆叠双层MoS2结构的俯视图和侧视图;(b) 不同数量的光激发载流子nph下面外分量Pz的极化幅度;(c) 在不同nph下两种结构转换的能量路径
图2 (a) 不同nph下6个A1声子模式的面外离子位移投影;(b) 不同nph下Pz的结构和电荷贡献分量;(c-d) nph=0.2 e/u.c和0.8 e/u.c时的电子能带结构;(e-f) 在黑暗和nph=0.2 e/u.c时,单层MoS2与堆叠双层MoS2的差分电荷密度ρCDD
图3 (a) nph=0.9 e/u.c时声子色散;(b-c) 基于2×2重构的两个弛豫结构的俯视图和侧视图

3. Ionic Diffusion in CO2 Adsorption by Li4SiO4: Inert-Marker Experiment and DFT Calculations

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.198001

在此研究中,作者通过从头计算研究了光激发如何影响二维范德华材料的滑移铁电性。选择菱方(3R)堆叠双层MoS2作为模型体系。光激发载流子和本征电子之间的相互作用可以以更精细的方式调节电子主导的极化。通过在宽范围内改变光通量,发现了光激发对滑移铁电的一个有趣影响:光激发在低通量水平下显著屏蔽了本征极化,而在更高通量水平下引入的额外光激发载流子有助于恢复减弱的极化。这种非平庸、非单调的趋势与常规的铁电氧化物不同,在常规的铁电氧化物中,随着光照的增加,极化趋于消失,非极性相更有利。

此外,当光通量达到临界值时,它会诱导从P3m1到Cm相的结构相变,同时伴随着M点声子模式的软化。这一发现以及最近在单质中发现的其他新的光诱导相,表明光激发可以诱导热激活无法实现的相变。与基态结构相比,瞬态Cm相的极化大小增强了5倍以上,表明光激发可以有效增强滑移铁电体的功能。这项研究将这种效应归因于与光下离子位移相关的结构起源和与光激发载流子分布相关的电荷起源。

图1 (a) Li4SiO4的对角线切割和横截面图;(b) Li4SiO4吸附CO2时产物层中离子向内、混合和向外扩散模式的示意图
图2 Li4SiO4的 (a) N2吸附和脱附等温线,(b) 孔径分布和 (c) 比表面积、孔体积和孔径;(d) 吸附15天后干净Li4SiO4、未标记和Pt标记Li4SiO4的XRD结果
图3 (a-c) 背散射电子,(d-f) C映射和 (g-i) Pt映射图像的EPMA结果
图4 15天后Pt标记和未标记样品的比较:(a-c) 背散射电子图像,(d-f) Pt映射图像
图5 (a) Li2CO3的晶体结构示意图;(b) VO2−和VLi+的扩散路径示意图;(c-d) VO2−和VLi+迁移过程的能垒和过渡态

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