准一维自旋链化合物 Ca3CoIrO6 中的场调可调部分反铁磁性、玻璃态自旋动力学与磁介电耦合
材料科学
2025-11-17 v1
摘要
本文报告了对准一维自旋链化合物 Ca3CoIrO6（CCIO）的全面研究，采用结构、磁性、热力学、输运、拉曼和介电测量手段。温度依赖的中子粉末衍射确认了 R-3c 方位结构在 5 K 以下保持不变，无任何结构相变。直流磁化、交变磁化和松弛测量揭示了从高温类-paramagnetic 态向以下 100 K 部分无序反铁磁（PDA）态的渐进演变，伴随慢性的群状自旋动力学，随后在近 30 K 处出现冻结相变。等温磁化抗性 M(H) 循环显示出部分链冻结现象，而在场冷协议中观察到强鲁棒的换向偏置，凸显了 PDA 序层与冻结自旋之间的相互作用。电阻率和比热数据表明自旋与电荷度的强耦合，伴随激活态输运行为。拉曼光谱识别出在多个磁学区间内声子频率和线宽显著异常，反映出强烈的自旋-晶格耦合。极化-电场（P-E）测量显示出随温度变化的从线性介电到弱滞性行为的横断点，符合由自旋-晶格相互作用驱动的短程极化相关。这些发现将 CCIO 确立为典型的准一维几何失配自旋链系统，其中几何失配、自旋轨道耦合与低维性质共同产生场调可调的 PDA 序、玻璃态自旋动力学、换向偏置与磁介电耦合。这些结果为失配驱动的低维氧化物相态提供了新见解，并指向基于固有磁介电与换向偏置现象的潜在多功能应用。
引用
@article{arxiv.2511.11127,
title = {Field-tunable partial antiferromagnetism, glassy spin dynamics, and magnetodielectric coupling in the quasi-one-dimensional spin-chain compound Ca3CoIrO6},
author = {Priyanka Mahalle and A. Kumar and Kumar Bharti and Dipanshu Bansal and P. D. Babu and S. M. Yusuf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.11127},
year = {2025}
}
备注
32 pages, 19 figures, 2 tables