波纹方形网格化合物 Cu$_3$(TeO$_4$)(SO$_4$)·H$_2$O 中的反铁磁序与自旋倾斜转变

层状钙钛矿结构中的强关联电子是高温度超导、自旋液体和量子临界性的发源地。具体而言，由共顶角方形平面 CuO$_4$ 单元构成的层状铜氧化物材料因其莫特绝缘基态（掺杂后导致高温超导）而被深入研究。寻找具有类似晶格与电子结构的新化合物已成为固态化学中的挑战。本文报道了新型碲亚硫酸铜 Cu$_3$(TeO$_4$)(SO$_4$)·H$_2$O 的水热晶体生长，其是层状钙钛矿的有前景替代物。该正交相（空间群 $Pnma$）由共顶角 CuO$_4$ 方形平面单元构成的波纹层组成，这些单元与 TeO$_4$ 单元共边。层间由共顶角 CuO$_4$ 与 SO$_4$ 的板层连接。利用键价和分析与磁化数据，我们发现层内为纯 Cu$^{2+}$ 离子，而层间为 Cu$^{2+}$/Cu$^{+}$ 混合价态。Cu$_3$(TeO$_4$)(SO$_4$)·H$_2$O 在 $T_N$=67 K 发生反铁磁转变，表现为磁化率峰值。进一步冷却时，在 $T^{\star}$=12 K 发生自旋倾斜转变，由热容中的扭折所证实。该自旋倾斜转变基于磁相互作用的 $J_1$-$J_2$ 模型解释，与略微不同的面内超交换路径一致。我们提出 Cu$_3$(TeO$_4$)(SO$_4$)·H$_2$O 作为有望通过未来掺杂与应变实验将莫特绝缘基态调控为超导或自旋液体态的平台。