双狄拉克材料中通过电荷有序形成简单立方反铁磁体

化学体系中自发电荷有序的出现常与新颖且有用的性质涌现相关联。此处我们通过单晶衍射表明，混合价金属 EuPd$_3$S$_4$ 中的 Eu 离子在 $T_{\mathrm{CO}} = 340 \mathrm{~K}$ 发生长程电荷有序，形成 Eu$^{2+}$（$J = 7/2$）与 Eu$^{3+}$（$J = 0$）离子的简单立方晶格。由于两个子晶格中仅一个具有非磁性基态，该电荷有序导致在 $T_{\mathrm{N}} = 2.85(6) \mathrm{~K}$ 涌现显著的简单 G 型反铁磁序，这由磁化、比热与中子衍射观测到。施加 $0.3 \mathrm{~T}$ 磁场足以诱导自旋翻转跃迁至磁极化但仍电荷有序的状态。密度泛函理论计算表明，该电荷有序也改变了材料中存在的电子简并度：无电荷有序时，EuPd$_3$S$_4$ 是含有 8 重简并电子态的双狄拉克材料实例，其简并度大于分子系统中可能的最大简并度六。电荷有序引起的对称性降低将 8 重双狄拉克态转变为 4 重狄拉克态，该简并度即使在磁有序存在时也能保持。我们的结果不仅展示了电荷有序如何用于产生有趣的磁性晶格，也展示了其如何用于调控电子态中的简并度。