超高磁场下自旋冰的晶体场磁致伸缩

我们通过高场磁致伸缩测量和数值计算，对被称为自旋冰的 Ising 焦绿石氧化物 Ho$_{2}$Ti$_{2}$O$_{7}$ 的磁弹性性质进行了全面研究。当沿晶体学 <111> 轴施加磁场时，纵向磁致伸缩在 30 T 附近的低场区表现出一个宽峰，随后由于 $B_{\rm cf} \sim 65$ T 处的晶体场（CF）能级交叉而发生剧烈的晶格收缩。横向磁致伸缩表现出截然不同的行为，突显了 CF 磁致伸缩的各向异性本质。通过施加具有不同扫场速率的磁场，我们识别了自旋动力学与 CF 声子动力学的不同时间尺度。我们基于点电荷模型的平均场计算成功再现了整体的磁致伸缩行为，揭示了交换磁致伸缩与 CF 磁致伸缩之间的竞争。通过绝热磁热效应测量也观察到了 CF 能级交叉的特征，这与我们的磁致伸缩数据相一致。