Magnetismus des Bilayer-Wigner-Kristalls

Die Mehrspin-Austauschfrequenzen des Bilayer-Wigner-Kristalls werden mit der halbklassischen Methode bestimmt, die im Grenzfall dünner Elektronendichten asymptotisch exakt ist. Die Entwicklung der Austauschfrequenzen mit den Interlayer-Abständen – während der Kristall eine Reihe struktureller Übergänge durchläuft – führt zu sowohl ferromagnetischen als auch multisublatten-antiferromagnetischen Phasen. Die Extrapolation der Ergebnisse auf höhere Dichten deutet auf ein reichhaltiges magnetisches Phasendiagramm des Bilayer-Wigner-Kristalls hin, einschließlich der Möglichkeit von Spin-Nematic- und Valenz-Bindungsfestphasen. Der Bilayer-Kristall ist stabiler gegenüber höheren Elektronendichten als der Monolayer, was zu erhöhten magnetischen Energieskalen führt. Unsere Schätzungen der Austauschenergien legen nahe, dass einige der magnetischen Phasen in kürzlich entdeckten Bilayer-Wigner-Kristallen in einem Übergangsmetall-Dichalkogenid-System zugänglich sein könnten.