场诱导选择性自旋间隙闭合与量子临界性：BaNd$_2$ZnS$_5$ 中的研究
强关联电子
2026-04-23 v1
摘要
我们报告了 BaNd2ZnS5（BNZS）这种层状稀土磁体中场诱导模式选择性量子临界性的热力学证据。在温度 T_N = 2.9 K 以下，spin-orbit 结合的 Nd3+ 矩在磁场下形成两种对称性不等的低能自旋激发模式，源于 Kramers 双极子物理，具有不同的间隙 Delta_L 和 Delta_H。对于沿 [110] 方向施加的磁场，较低能间隙 Delta_L 持续软化并在临界场 H_c ~ 2 T 处崩溃，而较高能间隙 Delta_H 保持有间隙，使系统处于中间部分临界相。尽管临界性部分，热力学测量显示连续量子相变。交叉感导显示普适缩放行为，chi_ac(T, H) 折叠到单个缩放函数，并在临界性遵循 chi_ac ~ T^-0.2。有限的残余 Sommerfeld 系数 gamma_0 进一步表明在量子临界点附近，仅在单个对称子部门中出现无间隙激发。与传统基于全局低能激发软化的量子临界性不同，BNZS 表现出由于强异构相互作用导致的 Kramers 双极子激发的选择性破坏。我们的结果确立了 BNZS 作为一种自旋轨道耦合稀土磁体，其中量子临界性并非全局而是模式选择性，具有异构相互作用使不同激发部门的独立临界性成为可能。
关键词
引用
@article{arxiv.2604.20173,
title = {Field-Induced Selective Spin Gap Closure and Quantum Criticality in BaNd$_2$ZnS$_5$},
author = {Sangyun Lee and A. J. Woods and B. Billingsley and Shengzhi Zhang and R. Movshovich and S. M. Thomas and C. A. Mizzi and B. Maiorov and Shuyi Li and Chunjing Jia and Tai Kong and Eun Sang Choi and Vivien S. Zapf and Minseong Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.20173},
year = {2026}
}