三角晶格自旋液体 YbMgGaO$_4$ 中的晶体电场随机性

我们应用中高能非弹性中子散射（INS）测量来研究三角晶格自旋液体候选材料 YbMgGaO$_4$ 中 Yb$^{3+}$ 的晶体电场（CEF）能级。从基态克拉默斯双重态出发的三个 CEF 激发中心位于能量 $\hbar \omega$ = 39、61 和 97\,meV 处，这与有效的 \mbox{spin-1/2} $g$ 因子和实验热容一致，但显示出可观的展宽。我们认为这种展宽源于 Mg$^{2+}$ 与 Ga$^{3+}$ 之间的位点混合，导致了 Yb--O 距离和取向的分布，从而引起了 CEF 参数的分布，这解释了 CEF 激发的奇特能量分布。CEF 随机性导致了有效 spin-1/2 $g$ 因子分布，并解释了 YbMgGaO$_4$ 完全极化铁磁相中低能磁激发前所未有的展宽，尽管由 Mg/Ga 无序引起的磁耦合分布可能同样重要。