平方晶格反铁磁体 LaSrCrO4 中的反共线序与简并解除

我们报道了 LaSrCrO$_4$ 的静态与动态磁性质，这是一种看似典型的自旋-3/2 平方晶格反铁磁体，由于磁层间的 AB 堆垛而呈现层间阻挫，并为研究磁学中偶然简并解除提供了罕见的试验平台。单晶样品的中子衍射实验揭示了一种显著的反共线磁序，低于 $T_N$ = 170 K 时，每层内自旋呈 N\'eel 排列，而相邻层间呈正交排列。为理解这一异常磁结构的起源，我们通过非弹性中子散射与宏观测量分析了自旋波激发谱。0.5 meV 的能隙以及 3.2\,T 处的自旋翻转转变，反映了与简并解除相关的能量尺度。解释这些观测所需的最小模型同时要求正的双层间双二次交换与偶极相互作用，二者均约为 10$^{-4}$ meV，仅为主交换相互作用 $J_1 \approx 11$ meV 的数百万分之一。这些结果直接证明了由两种不同简并解除相互作用的共同效应选择了非共线磁结构。