用于探测长程自旋向列序的电子自旋共振

本文提出，电子自旋共振（ESR）测量可用于探测长程自旋向列序。我们表明，ESR 谱中顺磁共振峰的频率在铁四极序参量及其他量的共同作用下发生偏移。铁四极序参量可从频率偏移的角依赖性中提取。相反，反铁四极序参量通常在频率偏移中不可见。取而代之的是，长程反铁四极序在 ESR 谱中产生了一个特征共振峰，我们称之为磁振子对共振峰。该共振对应于波矢 $\bm k={\bm 0}$ 处束缚磁振子对的激发。反映束缚磁振子对的凝聚，磁振子对共振频率的场依赖性在饱和场处表现出奇异上翘。此外，磁振子对共振峰的强度表现出特征角依赖性，且当磁场平行于使弱各向异性相互作用对角化的某一坐标轴时，该强度消失。通过在线性味波近似下研究正方晶格上的 $S=1$ 双线性-双二次模型，我们证实了自旋向列相中磁振子对共振峰的这些一般性质。此外，我们讨论了在 $S=1/2$ 挫折铁磁体以及 $S=1/2$ 正交二聚体自旋系统 SrCu$_2$(BO$_3$)$_2$ 中的应用，两者均为自旋向列体的候选材料。我们关于反铁四极有序相的理论与 SrCu$_2$(BO$_3$)$_2$ 低磁化区实验观测到的磁振子对共振峰的许多特征相符。