易轴三角弱二聚体反铁磁体 K$_2$Co$_2$(SeO$_3$)$_3$ 中的 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless 区域与磁化平台

我们研究了双层三角反铁磁体 K$_2$Co$_2$(SeO$_3$)$_3$ 的磁相图，揭示了几何阻挫、双层耦合与对称性驱动现象之间丰富的相互作用。高场磁化测量显示，在饱和磁化强度的 1/3、1/2、2/3 和 5/6 处存在分数磁化平台。为了阐明低场下的实验磁相图，我们提出 K$_2$Co$_2$(SeO$_3$)$_3$ 可以用易轴三角弱二聚体反铁磁体来描述。我们强调了演生 $U(1) \otimes S_3$ 对称性（其中 $S_3 = \mathbb{Z}_3 \otimes \mathbb{Z}_2^d$）在决定低场磁相中的关键作用。实验与理论相图之间的高度一致性表明，相变受此对称性支配。值得注意的是，我们结合实验与理论的结果，在有限磁场下确定了一个 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT) 相区。这些发现为阻挫磁体的相结构提供了新见解，并确立了 K$_2$Co$_2$(SeO$_3$)$_3$ 作为探索 $U(1) \otimes S_3$ 系统中非常规量子现象的极具吸引力的平台。