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Anisotropic microwave response in Cr1∕3TaS2 hosting chiral magnetic soliton

凝聚态物理 交换互动 磁性 共振(粒子物理) 电子顺磁共振 顺磁性 铁磁共振 塞曼效应 各向异性 磁各向异性 化学 铁磁性 磁场 物理 核磁共振 原子物理学 磁化 量子力学
作者
Wei Liu,Fanying Meng,Azizur Rahman,J Q Li,Jiyu Fan,Chunlan Ma,Min Ge,Li Pi,Lei Zhang,Yuheng Zhang
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:123 (19) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0166752
摘要

Chromium-intercalated hexagonal Cr1∕3TaS2 possesses exotic properties, such as high-temperature magnetic soliton, crossover of critical behavior, and nontrivial magnetism. In this study, we employ the electron spin resonance (ESR) technique to modulate and study the chiral magnetic soliton lattice (CSL) in Cr1∕3TaS2 using microwave at X-band. The experimental results show that Cr1∕3TaS2 has a particularly strong microwave response when H⊥c but very weak feedback when H//c, revealing an anisotropic microwave response. When H⊥c, the resonance peak at lower fields results from the surface barrier induced by the competition between Dzyaloshinsky–Moriya interaction, Zeeman energy, and exchange energy. The dominant resonance is caused by the ferromagnetic mode with the twisted region as the boundary condition, which transforms into a paramagnetic resonance above the phase transition temperature (TC). Furthermore, an unusual temperature dependence of ESR spectra is revealed. The crystalline electric field (CEF) excitation owing to large strong spin–orbit coupling results in the widening of the ESR linewidth above TC. Furthermore, an abrupt shift in the resonance field Hr2 and ESR linewidth ΔHPP2 is observed around TC, which is attributed to a sudden change in spin-exchange interactions and magnetic anisotropy around TC, as Cr1∕3TaS2 was previously observed for spin interaction transition from strong anisotropic 3D-Ising type to isotropic 3D-Heisenberg magnetic interaction below TC. This work demonstrates that the ESR can detect the CSL state and investigate materials with nontrivial magnetism.

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