مقاله مگنون های اقلیت و انشعاب حالت در تک لایه Fe_3GeTe_2

چکیده

In this letter, we predict the existence of minority magnons in a monolayer of Fe$_3$GeTe$_2$ using first principles calculations. Minority magnons constitute a new type of collective magnetic excitations which increase the magnetic moment rather than lower it, contrary to ordinary (majority) magnons. The presence of such quasi-particles is made possible by the nontrivial ferromagnetic band structure of Fe$_3$GeTe$_2$ originating from its nonequivalent Fe sublattices. The result is a strong peak in the dynamic spin-raising susceptibility $χ^{-+}(ω)$ in the long wavelength limit, which is the hallmark of minority magnon physics. We calculate the susceptibility using time-dependent density functional theory and perform a detailed mode analysis, which allows us to separate and investigate the individual magnon modes as well as the Stoner excitations that constitute the many-body spectrum. For minority as well as majority magnons, the analysis reveals a plethora of magnetic excitations, which in addition to the standard main magnon branches include both satellite, valley and spin-inversion magnons, originating from the itinerancy of the ferromagnetic order. The physics underlying this analysis is in no way restricted to Fe$_3$GeTe$_2$, and minority magnons are expected to be observable in many complex ferromagnetic materials.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

در این نامه ، ما با استفاده از محاسبات اصول اول ، وجود مگنان های اقلیت را در یک تک لایه آهن _3 $ $ $ _2 $ پیش بینی می کنیم.ماگنونهای اقلیت نوع جدیدی از هیجان های مغناطیسی جمعی را تشکیل می دهند که بر خلاف ماگنوهای معمولی (اکثریت) ، لحظه مغناطیسی را به جای پایین آمدن آن افزایش می دهند.حضور چنین ذرات شبه توسط ساختار باند فرومغناطیسی غیر متعارف از آهن $ _3 $ gete $ _2 $ که از زیر مجموعه های FE نایج خود سرچشمه می گیرد ، امکان پذیر است.نتیجه یک اوج قوی در حساسیت اسپین پویا $ χ^{-+} (ω) $ در حد طول موج طولانی است ، که مشخصه مشخصه فیزیک مگنون اقلیت است.ما حساسیت را با استفاده از نظریه عملکردی چگالی وابسته به زمان محاسبه می کنیم و یک تجزیه و تحلیل حالت مفصلی را انجام می دهیم ، که به ما امکان می دهد حالت های مگنون فردی و همچنین هیجان های استون را که طیف بسیاری از بدن را تشکیل می دهند جدا و بررسی کنیم.برای اقلیت ها و همچنین ماگنونهای اکثریت ، تجزیه و تحلیل مجموعه ای از تحریکات مغناطیسی را نشان می دهد ، که علاوه بر شاخه های اصلی مگنون استاندارد شامل هر دو مگنون های ماهواره ای ، دره و اسپین است که از سفر به ترتیب فرومغناطیسی سرچشمه می گیرد.فیزیک اساسی این تجزیه و تحلیل به هیچ وجه محدود به Fe $ _3 $ gete $ _2 $ نیست ، و انتظار می رود که مگنان های اقلیت در بسیاری از مواد پیچیده فرومغناطیسی قابل مشاهده باشند.