CdEr₂X₄ (X = Se, S)中具有快速单极子跳跃率的偶极自旋冰态
强关联电子
2018-04-03 v3
摘要
自旋冰中的激发表现为磁单极子，其数量和迁移率控制着低温下自旋冰的动力学。据报道，CdEr₂Se₄具有自旋冰特有的Pauling熵，但其动力学比典型的自旋冰Dy₂Ti₂O₇快三个数量级。在这篇快报中，我们使用漫散射中子散射表明，CdEr₂Se₄和CdEr₂S₄都支持偶极自旋冰态——即涌现磁单极子库仑气体的宿主相。这些库仑气体具有与Dy₂Ti₂O₇中相似的参数，即稀薄且无关联，因此仅凭更大的单极子数量无法提供快三个数量级的动力学。我们使用交流磁化率测量和中子自旋回波谱研究了单极子动力学，并使用非弹性中子散射验证了Er³⁺离子的晶体电场哈密顿量。利用我们的库仑气体和晶体电场参数对单极子跳跃率进行的定量计算表明，CdEr₂X₄ (X = Se, S)中的快速动力学主要源于快得多的单极子跳跃。我们的工作表明，CdEr₂X₄提供了研究替代自旋冰基态和动力学的可能性，其平衡可在比稀土烧绿石实例低得多的温度下实现。
引用
@article{arxiv.1705.10737,
title = {Dipolar spin ice states with fast monopole hopping rate in CdEr$_2$X$_4$ (X = Se, S)},
author = {Shang Gao and Oksana Zaharko and Vladimir Tsurkan and Lilian Prodan and Edward Riordan and Jorge Lago and Björn Fåk and Andrew Wildes and Marek M. Koza and Clemens Ritter and Peter Fouquet and Lukas Keller and Emmanuel Canévet and Marisa Medarde and Jakob Blomgren and Christer Johansson and Sean R. Giblin and Stanislav Vrtnik and Jože Luzar and Alois Loidl and Christian Rüegg and Tom Fennell},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.10737},
year = {2018}
}
备注
11 pages, 9 figures, accepted for publication in Physical Review Letters