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Squeezing the periodicity of Néel-type magnetic modulations by enhanced Dzyaloshinskii-Moriya interaction of 4d electrons

Butykai, Á. ; Geirhos, K.; Szaller, D.; Kiss, L. F.; Balogh, L.; Azhar, Maria 1; Garst, Markus ORCID iD icon 1,2; DeBeer-Schmitt, L.; Waki, T.; Tabata, Y.; Nakamura, H.; Kézsmárki, I.; Bordács, S.
1 Institut für Theoretische Festkörperphysik (TFP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

In polar magnets, such as GaV$_{4}$S$_{8}$, GaV$_{4}$Se$_{8}$ and VOSe$_{2}$O$_{5}$, modulated magnetic phases namely the cycloidal and the Néel-type skyrmion lattice states were identified over extended temperature ranges, even down to zero Kelvin. Our combined small-angle neutron scattering and magnetization study shows the robustness of the Néel-type magnetic modulations also against magnetic fields up to 2 T in the polar GaMo$_{4}$S$_{8}$. In addition to the large upper critical field, enhanced spin-orbit coupling stabilize cycloidal, Néel skyrmion lattice phases with sub-10 nm periodicity and a peculiar distribution of the magnetic modulation vectors. Moreover, we detected an additional single-q state not observed in any other polar magnets. Thus, our work demonstrates that non-centrosymmetric magnets with 4d and 5d electron systems may give rise to various highly compressed modulated states.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000144146
Veröffentlicht am 23.03.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1038/s41535-022-00432-y
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Web of Science
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Dimensions
Zitationen: 10
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT)
Institut für Theoretische Festkörperphysik (TFP)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2397-4648
KITopen-ID: 1000144146
HGF-Programm 47.11.02 (POF IV, LK 01) Emergent Quantum Phenomena
Erschienen in npj Quantum Materials
Verlag Nature Research
Band 7
Heft 1
Seiten Art.-Nr.: 26
Vorab online veröffentlicht am 07.03.2022
Nachgewiesen in Web of Science
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