无序六方双钙钛矿 BaTi$_{1/2}$Mn$_{1/2}$O$_{3}$ 中的动态磁性

磁挫败与无序是阻止磁有序出现的关键因素。在无序六方双钙钛矿 BaTi$_{1/2}$Mn$_{1/2}$O$_{3}$ 中，Mn$^{4+}$ 阳离子具有 $S=3/2$ 自旋，既可形成高度关联的三聚体或二聚体磁态，也可作为弱相互作用的孤儿自旋存在。在低温（$T$）下，二聚体响应可忽略，磁性由三聚体与孤儿自旋主导。为探究磁挫败、无序以及可能的量子涨落的作用，我们研究了 BaTi$_{1/2}$Mn$_{1/2}$O$_{3}$ 剩余磁自由度的低温磁性质。热容数据与磁化率未显示向磁有序相转变的证据，但表明了一种关联自旋态的形成。随后通过 $\mu$SR 实验探究了该态的低温自旋动力学。零场 $\mu^{+}$ 弛豫率数据在低至 $T=19$ mK 时未显示静态磁性，纵向场实验同样支持动态磁性在低温下持续存在。我们的结果被解释为源于孤儿自旋与三聚体无序晶格的自旋玻璃态。然而，BaTi$_{1/2}$Mn$_{1/2}$O$_{3}$ 中的自旋液体态也不能排除，本文亦对此进行了讨论。