Non-collinear magnetism, hidden symmetry lowering and magneto-transport effects in antiperovskite nitrides

Abstract

Antiferromagnets are promising materials for next-generation spintronic data storage devices. Of particular interest are antiferromagnets with non-collinear spin textures that display unusual transport properties. These effects can be readily observed only if the sample is set predominantly into a single antiferromagnetic domain state. In this work it is found that in antiperovskites with non-collinear antiferromagnetic spin textures non-zero transport effects are enabled by net moments resulting from displacements of the manganese atoms away from high-symmetry positions that remain hidden when only probing the lattice metric of the films. Furthermore, the experimental results and comparison with the literature suggest that manganese displacements are common in antiperovskite nitrides and that they may enable the observation of transport effects beyond the anomalous Hall effect.

Antiferromagnete sind vielversprechende Materialien für spintronische Datenspeicher der nächsten Generation. Von besonderem Interesse sind Antiferromagnete mit nichtkollinearen Spinstrukturen, die ungewöhnliche Transporteigenschaften aufweisen. Diese Effekte lassen sich nur dann beobachten, wenn die Probe überwiegend in einen Eindomänenzustand versetzt wird. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass solche Transporteffekte in Antiperowskiten mit nichtkollinearer antiferromagnetischen Spinstrukturen durch Nettomomente ermöglicht werden, die aus Verschiebungen der Manganatome aus hochsymmetrischen Positionen heraus resultieren und die unaufgelöst bleiben, wenn nur die Gittermetrik der Filme untersucht wird. Darüber hinaus deuten die experimentellen Ergebnisse und der Vergleich mit der Literatur darauf hin, dass Manganverschiebungen in Antiperowskit-Nitriden üblich sind und dass sie die Beobachtung von Transporteffekten über den anomalen Hall-Effekt hinaus ermöglichen können.