离子晶体场激发与自旋动力学于离子轨道耦合变形蜂窝磁体 BiErGeO$_5$ 中

通过磁化、热容、μS R 松弛以及无限质子散射 (INS) 实验研究了 BiErGeO$_5$ 的磁性及晶体电场 (CEF) 概念。Er$^{3+}$ 离子形成准二维变形蜂窝网络，具有 Kramers 双态基态。磁化率和热容显示出现短程反铁磁关联，表现为约 1.4 K 处的宽峰。热容数据进一步确认在 $T_ N = 0.4$ K 时发生磁性长程有序。INS 谱表现出八个 CEF 激发，CEF 分析得到 $g$ 因子各向异性，$g_{xy}/g_{z} = 1.38$，交换各向异性为 $J_{xy} = 2.96$ K 和 $J_{z} = 1.56$ K。实验测得的温度和场依赖磁化率及热容也能由 CEF 能量方案的模拟结果所再现。零场 μS R 测量至 30 mK，不显示相干振荡或静态 1/3 尾。谱图可由两种指数松弛分量描述，表明存在两个磁学不等价的 μ 环境。松弛速率在 $T_{\rm N}$ 以下显示近似温度无关的平台，在较高温度下遵循 Orbach 类型活化行为，涉及激发 CEF 能级，与 INS 结果一致。纵向场 μS R 测量显示至 1.5 T 仍仅见弱脱耦合，表明 $T_{\rm N}$ 以下仍有持续的慢性自旋涨落。