稀释三角晶格自旋液体：NaYb$_{1-x}$Lu$_{x}$S$_2$ 单晶的合成与表征

基于 Yb 的磁体具有由赝自旋-$1/2$ 的 Yb$^{3+}$ 离子构成的完美三角晶格，已成为实现量子自旋液体态的候选体系，其中 NaYbS$_2$ 是一个突出代表。本文给出固溶体系列 NaYb$_{1-x}$Lu$_{x}$S$_2$ 在完整替代范围 $0\le x\le 1$ 内形貌明确的单晶。化学与结构分析表明 Lu$^{3+}$ 离子对 Yb$^{3+}$ 的统计均匀替代。我们利用电子自旋共振（ESR）对相对较小的单晶进行磁表征。在 $30$K 以下，所有 \textit{x} 的 ESR 强度均可由居里—外斯函数很好描述，且外斯温度随 Lu 含量增加而降低。Lu 替代导致平均磁相互作用减弱，这一结论亦得到磁化测量的支持。重要的是，对任意 $x$，直至 $2$K 均未探测到磁序或自旋玻璃序迹象。当 $x>0.5$ 时 ESR 线宽急剧增加，表明按渗流物理预期磁系统破裂为孤立团簇。实验磁化数据在所有 $x$ 下均与含微小次近邻相互作用的三角晶格海森堡模型的经典蒙特卡洛模拟结果吻合良好。综上，我们的结果确立了 NaYb$_{1-x}$Lu$_{x}$S$_2$ 作为一个稀释三角晶格自旋液体家族。