p47. اثر هال و نرنست مگنوني توپولوژيك در شبكه كاگومه-مثلثي

Topological magnonic Hall and Nernst effect in Kagome-triangular lattice

در اين كار خصوصيات گرمايي يك ساختار ناهمگون تشكيل يافته از شبكه كاگومه و مثلثي را مطالعه مي‌كنيم. سيستم مطالعه شده دولايه‌ي ديده شده در راستاي [111] بلور شناسي شبكه پايروكلر است كه مي‌تواند از طريق تكنيك هاي رونشاني لايه‌هاي نازك ساخته شود. هاميلتوني مغناطيسي اصلي عبارت است از برهمكنش همسانگرد هايزنبرگ، ژيالوشينسكي و برهمكنش ناهمسانگرد كه سيستم را شديدا درمانده مي‌كند. براي يك مجموعه از پارامترهاي قابل قبول فيزيكي، مدل مغناطيسي منجر به يك نظم بلند-برد تمام-داخل-تمام-بيرون مي‌شود. ثابت مي‌كنيم كه اين نظم براي محدوده وسيعي از پارامترها همراه با تغييرات غير قابل توجهي در طيف مگنوني، پايدار است. علاوه بر اين اثر هال گرمايي و نرنست را براي اين سيستم حساب مي‌كنيم. دريافته‌ايم كه هر دو اثر گرمايي، در محدوده وسيعي از دما به صورت كيفي رفتار مشابهي نشان مي‌دهند ولي اثر نرنست چند مرتبه بزرگي از اثر هال بزرگتر است. استدلال مي‌كنيم كه اثر هال گرمايي و نرنست، ناشي از احتمال اشغال دمايي نوارهاي مگنوني با اعداد چرن غير صفر حالتهاي بلاخ است.

In this work we study the thermal properties of a magnetic heterostructure made of Kagome and triangular lattices. Viewed from the [111] crystallographic orientation, the bilayer system studied here can be isolated from a pyrochlore lattice using the epitaxial techniques for growing thin films. The underlying magnetic Hamiltonian consists of isotropic Heisenberg, Dzyaloshinski, and anisotropic magnetic interactions, making the system highly frustrated. For a set of physically feasible parameters, the magnetic model yields an all-in-all-out long-range ordering. We confirm that the ordering is robust for a wide range of parameters with no significant change in the magnon spectrum. Furthermore, we calculate the thermal Hall and Nerst effects for this system. We found that the both thermal effects qualitatively show the same behavior over a wide range of temperatures, yet the Nernst effect is larger than the thermal Hall effect by orders of magnitude. We argue that the nonzero thermal Hall and Nernst effects are caused by thermal populations of the magnon bands with nonzero Chern number of Bloch states.