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Weak-coupling mean-field theory of magnetic properties of NiGa$$_{2}$$S$$_{4}$$

NiGa$$_{2}$$S$$_{4}$$の磁性に関する弱相関平均場近似

野村 拓司*; 山本 裕史*; 吉井 賢資

Nomura, Takuji*; Yamamoto, Yuji*; Yoshii, Kenji

三角格子上のスピン系の磁性は物性物理の分野で古くから取り扱われている。スピン間に反強磁性的相互作用が存在する場合は、フラストレーションにより複雑な磁気状態が発生すること等から、様々な系の性質が調べられている。本系では、このような系の一つであるNiGa$$_{2}$$S$$_{4}$$の性質を平均場近似により調べた。バンド計算で求まった電子状態を基にしたHatree-Fock法により、中性子回折で観測されているインコメンシュレートなスピン秩序状態を再現することができた。Ni 3d電子間のクーロン相互作用は2eV程度と小さく、Niスピンの値もS=1.1ボーア磁子程度と小さいことから、弱相関系でありNi-Sの共有結合が強いことも判明した。スピン間の相関関数を求めたところ、中性子非弾性散乱の結果と矛盾しない結果も得られた。

We report a mean-field theoretical study of a triangular magnet NiGa$$_{2}$$S$$_{4}$$. Using the localized Wannier functions obtained from a band calculation, the most stable magnetic state was found to be spiral with the incommensurate structure, consistent with the result from neutron diffraction. The Ni-site Coulomb interaction was not strong (U about 2 eV). The spin value at the Ni site was also not so large about 1.1 mb. These results mean that the hybridization between Ni and S may play an important role. The dynamical spin correlation function was found to in accord with the results from neutron scattering.

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