CuB_2O_4 的复杂磁相与热力学
强关联电子
2025-12-30 v2 材料科学
摘要
在磁场（B）和温度（T）的参数空间内对偏硼酸铜 CuB_2O_4（CBO）进行了研究，显示出一系列不同的相，包括公磁序和非公磁序，以及磁孤子相。然而，尚无单一研究同时展示所有这些相。此外，对于 B 垂直于 c 轴的情况，在 2 K 以下或 2 T 以上的附加相的存在极少被探索。本研究利用热力学探针、磁性测量和中子散射，对同一批 CBO 晶体进行了测试，首次全面构建了 T = 0.1 至 25 K 且 B = 0 至 9 T（B 垂直于 c 轴）的复杂 B-T 相图。我们的发现阐明了新的磁相和区域。第一性原理计算有助于更深入地理解这一复杂相图。在如此狭窄的 B 和 T 范围内出现各种相，归因于两个主要机制：铁磁与反铁磁相互作用之间的微妙竞争，以及 Cu(A) 和 Cu(B) 子晶格内部和之间的弱交换与超交换相互作用。这种竞争也导致了绝对零度下的磁性受挫基态，其中从高温到低温的总磁熵释放仅为 0.76 Rln2，低于铜自旋 1/2 预期的 Rln2。本研究以 CBO 为模型系统，阐明了复杂磁相形成的复杂机制。
引用
@article{arxiv.2412.12424,
title = {Complex magnetic phases and thermodynamics of CuB_2O_4},
author = {C. H. Lai and M. -J. Hsieh and N. Puri and Yiing-Rei Chen and J. K. Wang and Y. H. Liang and P. -Y. Chen and Shin-ichiro Yano and C. -W. Wang and C. H. Du and C. L. Huang and J. -Y. Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.12424},
year = {2025}
}
备注
New neutron scattering experiments at 1.8 K; more details on the calculations