Выявление роли электрон-фононного и электрон-магнонного взаимодействия в слабом ферромагнетике с коллективизированными электронами LaCo2P2

Изучение и понимание многочастичных взаимодействий, в частности электронно-бозонных взаимодействий, необходимо для более глубокого понимания фундаментальных физических явлений и разработки новых функциональных возможностей материалов. Было проведено комплексное экспериментальное и теоретическое исследование этих эффектов в слабом ферромагнетике с коллективизированными электронами LaCo2P2 с помощью ARPES и DFT расчетов. Подробные экспериментальные ARPES спектры позволили выявить объемные и поверхностные зоны, их спиновое расщепление из-за эффекта Рашбы и обменного взаимодействия, а также проследить эволюцию зон с температурой, что в целом создало прочную основу для теоретических исследований. Теоретические расчёты позволили установить влияние электрон-бозонных взаимодействий на электронную структуру, что отражается в ее сильной перенормировке, вызванной электрон-магнонным взаимодействием, и появлении отличительных кинков в поверхностных и объемных зонах из-за значительного электрон-фононного взаимодействия. Полученные результаты подчеркивают отчетливое влияние электрон-бозонных взаимодействий на электронную структуру, в частности на коллективизированные d-состояния. Похожие электронные состояния наблюдаются в изоструктурных железных пниктидах, где электрон-бозонные взаимодействия играют решающую роль в возникновении сверхпроводимости. Дальнейшие исследования материалов, включающих как магнитно-активные d-, так и f-подрешетки, откроют более сложные явления в объеме и на поверхностях, обусловленные комбинацией факторов, включая эффекты Рашбы и Кондо, обменный магнетизм и электронно-бозонные взаимодействия.

Рис. Объемная зонная структура рассчитанная с Хаббардовским членом U = 0 (a) и U = 2.21 эВ (b). Красные и синие линии показывают состояния со спином вверх (⇑) и вниз (⇓). Цветные символы обозначают веса орбиталей, указанных в легенде. Дисперсии квазичастичных зон со спином вверх (c) и спином вниз (d), перенормированные с учётом электрон-магнонного взаимодействия в сравнении со спектром GGA+U (красный и голубой для спина вверх и спина вниз).

Работа частично выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема № FWRW-2022-0001.
D.Yu. Usachov, K. Ali, G. Poelchen, M. Mende, S. Schulz, M. Peters, K. Bokai, I.Yu. Sklyadneva, V. Stolyarov, E. V. Chulkov, K. Kliemt, S. Paischer, P. A. Buczek, R. Heid, F. Hempel, M. Ruesing, A. Ernst, C. Krellner, S. V. Eremeev, and D. V. Vyalikh, Unveiling electron-phonon and electron-magnon interactions in a weak itinerant ferromagnet LaCo2P2, Advanced Physics Research, 2400137 (2024).
DOI: 10.1002/apxr.202400137