Флуктуационный механизм одноионной анизотропии топологического изолятора Mn Bi₂ Te₄
Вальков В.В., Злотников А.О., Гамов А.

Поступила в редакцию: 12 Декабря 2024

DOI: 10.31857/S0044451025060100

PDF (352.6K)

Показано, что зарядовые флуктуации, инициируемые перескоками электронов, при учете спин-орбитального взаимодействия снимают шестикратное вырождение орбитального синглета ⁶S иона Mn в топологическом изоляторе MnBi₂Te₄ и приводят к одноионной анизотропии. При решении задачи введено мультиплетное представление для операторов рождения фермионов атомных состояний через операторы, описывающие переходы между многоэлектронными функциями. Во втором порядке операторной формы теории возмущений получены выражения для заселенностей n_M состояний ионов Mn при различных значениях проекции спина M терма ⁶S и определены константы одноионной анизотропии. Из вычислений следует, что флуктуационный механизм обеспечивает возможность реализации анизотропии типа «легкая ось», которая имеет место в MnBi₂Te₄. При этом интервал значений константы анизотропии D₂, получающийся при варьировании исходных параметров модели, включает значение D₂ = -0.0095 мэВ, необходимое для получения критического поля спин-флоп-перехода H_sf, известного из эксперимента. Предложенный механизм имеет широкую область применимости для описания анизотропии соединений, в которых основное состояние магнитоактивного иона в схеме слабого кристаллического поля описывается орбитальным синглетом.