Magnetism and unconventional topology in LaCoO3/SrIrO3 heterostructure

四方晶系 铁磁性 磁性 异质结 凝聚态物理 Dirac(视频压缩格式) 拓扑(电路) 材料科学 自旋电子学 电子结构 物理 晶体结构 结晶学 化学 量子力学 组合数学 中微子 数学
作者
Samir Rom,Santu Baidya,Subhro Bhattacharjee,Tanusri Saha‐Dasgupta
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:122 (2) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0113188
摘要

Employing first-principles calculations, we provide microscopic insights on the curious magnetic and topological properties of LaCoO3/SrIrO3 heterostructure, which has been recently synthesized [Kumar Jaiswal et al., Adv. Mater. 34, 2109163 (2022)]. Our computational study unravels transfer of polar charge from SrIrO3 to LaCoO3, thereby reducing the Co valence from 3+ toward 2+, supporting the experimental findings. Our study further reveals the stabilization of the intermediate spin state of Co and strong ferromagnetic Co–Co coupling in the LaCoO3 block of the heterostructure. This, in turn, is found to induce ferromagnetism in the pseudo-tetragonally structured SrIrO3 in the heterostructure geometry, providing an understanding of the origin of magnetism, which is counter-intuitive as both LaCoO3 and SrIrO3 are nonmagnetic in bulk form. Most interestingly, the band structure of ferromagnetic, tetragonal structured SrIrO3 is found to exhibit unconventional topology, manifested as C = 2 double Weyl points, which leads to the observed anomalous Hall effect. Our finding of C = 2 double Weyl points, belonging to the class of charge-2 Dirac points, opens up the possibility of material realization of unconventional topological properties beyond the conventional Dirac and C = 1 Weyl points, which calls for future experiments.

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