利用高频电子自旋共振谱研究范德瓦耳斯铁磁体 CrBr$_{3}$ 中的二维关联

拓宽对范德瓦耳斯层状磁体中磁关联的认识和理解，对于实现其下一代潜在应用至关重要。在本研究中，我们对片状 CrBr$_{3}$ 采用高频（240 GHz）电子自旋共振（ESR）谱，以探究作为温度（200 - 4 K）和旋转角 ${\theta}$ 函数的磁相互作用。我们发现 ESR 线宽的温度依赖可由 Ginzberg-Landau 临界模型以及 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless（BKT）相变模型很好地描述，表明存在二维（2D）关联。这意味着已被描述为 Ising 或 Heisenberg 铁磁体的三维铁磁体 CrBr$_{3}$，即使在其块体形式中也可能呈现 2D 磁关联和类 BKT 行为；据我们所知，这一观察此前未在文献中报道。此外，我们的结果表明共振场遵循类 $(3cos^2{\theta} - 1)$ 的角依赖，而线宽遵循类 $(3cos^2{\theta} - 1)^2$ 的角依赖。所观测到的共振场和线宽的角依赖进一步证实了 CrBr$_{3}$ 中出乎意料的 2D 磁行为。该行为可能源于 ESR 实验中所施加外磁场的相互作用，使得可能因磁相分离而形成的自旋簇之间介导长程涡旋状关联。本研究展示了采用 ESR 等自旋敏感技术以更好理解类似范德瓦耳斯磁体中磁关联的重要性。