自旋 1/2 稀土蜂窝状 YbCl$_3$ 中的 Néel 型反铁磁序

大多数对 Kitaev 材料的探索都涉及具有自旋轨道耦合的 ${J=1/2}$ 局域磁矩的 $4d/5d$ 磁体，例如铱酸盐和 $\alpha$-RuCl$_3$。在此，我们提出具有 Yb$^{3+}$ 蜂窝晶格的单斜 YbCl$_3$ 用于探索 Kitaev 物理。我们对 YbCl$_3$ 单晶进行了热力学、$ac$ 磁化率、角度依赖磁转矩和中子衍射测量。我们发现 Yb$^{3+}$ 离子表现出一个 Kramers 双重态基态，产生有效的自旋 ${J_{\text{eff}}=1/2}$ 局域磁矩。该化合物在 1.20 K 以下表现出短程磁序，随后在 0.60 K 出现长程 Néel 型反铁磁序，在此温度以下有序的 Yb$^{3+}$ 自旋位于 $ac$ 平面内，与 $a$ 轴成 16(11)$^{\circ}$ 角。这些磁序可分别被约 6 T 和 10 T 的面内与面外磁场抑制。此外，Néel 温度在面外磁场下呈非单调变化。面内磁各向异性以及 0.25 K 时 0.8(1) $\mu_B$ 的减小有序磁矩表明，YbCl$_3$ 可能是一个近似 Kitaev 物理的二维自旋系统。