CC BY
0ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ И КВАНТОВЫЕ ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В Со(8п-хСох)
Повзнер А.А.1, Волков А.Г., Горностырев Ю.Н.2, Кузнецов А.Р.2, Лопатко Э.И.1
1 Уральский федеральный университет им.Б.Н.Ельцина, г. Екатерибург, Россия,
2 Институт физики металлов РАН им. М.НМихеева, г. Екатеринбург, Россия,
Легирование не магнитных вейлевских полуметаллов магнитными ионами является перспективным, но недостаточно изученным способом создания новых спин-тронных материалов. В настоящей работе исследуется эволюция электронной структуры и спиновых состояний в нецентросимметричной кубических кристаллах Co(Sh-xCox), возникающая при легирование диамагнитного вейлевского полуметалла CoSi атомами кобальта [1].
Электронная структура Co(Sh-xCox), исследовалась путем DFT-моделирования в пакете VASP. Рассматривались топологические особенности электронной структуры, приводящие к возникновению вырождения Берри, возникающего на участках (протекторатах) поверхности Ферми, в энергетической области пересечения ветвей электронных спектров [2]. Было получено, что квантовые переходы при легировании с увеличением концентрации х, должны сопровождаться резким возрастанием плотности электронных состояний. При этом формируется тонкая структура DOS вблизи уровня Ферми, кривизна которой приводит к отрицательным значениям параметра мода-мода в функционале Гинзбурга-Ландау (ФГЛ).
Концентрационное изменение параметров ФГЛ, позволяет исследовать концентрационные переходы в спиновой системе с точки зрения термодинамики. При анализе ФГЛ рассматриваемых сильно коррелированных топологических материалов с нецентросимметричной кристаллической структуры без центра инверсии, учитывалось взаимодействие Дзялошинского-Мория, приводящего к образованию спиралей спиновых магнитных моментов и магнитных скирмионов.
Ранее в [3] было показано, что в диамагнитном состояние CoSi при низких температурах имеют место квантовые топологические переходы из состояния с вейлевскими фермионами в состояние с киральными флуктуациями магнитных моментов спиновых спиралей, которые во внешнем магнитном поле приводят к номинально диамагнитному изменению намагниченности. Анализ, проведенный в настоящей работе в приближении жесткой полосы, показывает, что легирование ^Si подавляет диамагнетизм основного состояния с вейлевскими фермионами при х>0.005. При этом происходит квантовый переход диамагнетик - киральный паулиевский парамагнетик, причем в парамагнитной области формируется топологический ближний порядок вихревых спиновых микроструктур с фиксированными значениями фаз Берри.
При х>0.03, уровень Ферми сдвигается за пределы энергетической области вырождения Берри [2], происходит изменение знака параметра мода-мода с отрицательного на положительный, и в соответствии с экспериментом [1] возникает ки-ральный ферромагнетизм с геликоидальными спиновыми спиралями.
Результаты получены в рамках задания Министерства Науки и Высшего Образования, контракт № FEUZ-2023-0015.
Литература
1. Balasubramanian B., Manchanda P. et al. // Phys. Rev. Lett.- 2020.-v.124.- p.057201(1-6)
2. Wilde M.A., Dodenhöft M., Niedermayr A. et al. // Nature.- 2021.- v.594.- p.374-379.
3. Povzner A.A., Volkov A.G., Bessonov S.A. // Sоlid State Comm.- 2022.- v.350.- p.114757(1-4)
