Sr(TiO)Cu$_{4}$(PO$_{4}$)$_{4}$中方形杯状体的阻挫

通过多晶样品的X射线衍射、磁化率、热容以及$^{31}$P核磁共振实验，并结合密度泛函能带结构计算，研究了方形杯状体反铁磁体Sr(TiO)Cu$_{4}$(PO$_{4}$)$_{4}$的结构与磁性质。温度依赖的晶胞体积可用德拜近似很好地描述，德拜温度$\theta_{\rm D} \simeq$ 550~K。磁响应显示出明显的二维特征，并在$T_{\rm N} \simeq 6.2$~K以下存在磁长程有序。高场磁化率在饱和磁化强度的$1/3$处呈现扭折。不对称的$^{31}$P核磁共振谱清晰地表明磁化率存在强烈的面内各向异性，这与晶体结构预期一致。由$^{31}$P核磁共振位移对体磁化率作图，计算出$^{31}$P核与Cu$^{2+}$自旋之间的超精细耦合的同位旋部分和轴状部分分别为$A_{\rm hf}^{\rm iso} \simeq 6539$和$A_{\rm hf}^{\rm ax} \simeq 952$~Oe/$\mu_{\rm B}$。低温低场$^{31}$P核磁共振谱表明存在公度反铁磁有序。该化合物的阻挫性质由温度依赖的$^{31}$P核磁共振自旋-晶格弛豫率推断，并通过我们的微观分析得到证实，该分析揭示了方形杯状体受次近邻交换耦合的强烈阻挫。