受挫三角反铁磁体 AgNiO2 中的电荷 disproportionation 与共线磁序

我们报道了对轨道简并受挫金属磁体 AgNiO2 晶体和磁结构的高分辨率中子衍射研究。在高温下，该结构为六方晶系，具有单一的晶体学 Ni 位点，即自旋为 1/2 的低自旋 Ni3+ 且具有二重轨道简并度，排列成具有受挫自旋和轨道序的反铁磁三角晶格。当冷却至 365 K 以下时发生结构相变，转变为包含三个晶体学不同 Ni 位点的三倍六方晶胞，其中 NiO6 八面体发生膨胀和收缩，这自然可由 Ni 三角层上的自发电荷序来解释。未观察到 Jahn-Teller 畸变，表明电荷序的发生是为了消除轨道简并度。对推断的 Ni 电荷序图案和观测到的氧位移图案进行的对称性分析表明，该相变可能是由 Ni 位点的电荷涨落耦合到软氧光学声子呼吸模介导的。在低温下，富电子的 Ni 子晶格（assigned 为价态接近 Ni2+ 且 S = 1）发生磁有序，形成铁磁行在三角平面内反铁磁排列的共线条纹结构。我们在具有易轴三角反铁磁体以及附加弱次近邻相互作用和层间耦合的背景下，讨论了这种罕见自旋序图案的稳定性。