ФЛУКТУАЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ ОДНОИОННОЙ АНИЗОТРОПИИ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ИЗОЛЯТОРА MnBi2Te4

Показано, что зарядовые флуктуации, инициируемые перескоками электронов, при учете спинорбитального взаимодействия снимают шестикратное вырождение орбитального синглета 6S иона Mn в топологическом изоляторе MnBi2Te4 и приводят к одноионной анизотропии. При решении задачи введено мультиплетное представление для операторов рождения фермионов атомных состояний через операторы, описывающие переходы между многоэлектронными функциями. Во втором порядке операторной формы теории возмущений получены выражения для заселенностей nM состояний ионов Mn при различных значениях проекции спина M терма 6S и определены константы одноионной анизотропии. Из вычислений следует, что флуктуационный механизм обеспечивает возможность реализации анизотропии типа «легкая ось», которая имеет место в MnBi2Te4. При этом интервал значений константы анизотропии D2, получающийся при варьировании исходных параметров модели, включает значение D2 = −0.0095 мэВ, необходимое для получения критического поля спин-флоп-перехода Hsf, известного из эксперимента. Предложенный механизм имеет широкую область применимости для описания анизотропии соединений, в которых основное состояние магнитоактивного иона в схеме слабого кристаллического поля описывается орбитальным синглетом.