6H 钙钛矿铱酸盐中跳跃诱导的基态磁性

对元激发的研究增进了我们对支配物质大多数物理性质的多体物理的理解。近来自旋轨道激子备受关注，其在相变附近的凝聚体展现希格斯模振荡这一长期寻求的物理现象 [Nat. Phys. {\bf 13}, 633 (2017)]。这些由竞争性的自旋轨道耦合 (SOC)、局域晶体对称性与交换相互作用导致的临界转变点在基于铱的材料中并不明显，此类材料中 SOC 通常占主导。在此，我们呈现对自旋轨道液体 Ba$_3$ZnIr$_2$O$_9$ 及另外三种展现磁性的 6H-六方钙钛矿铱酸盐的共振非弹性 X 射线散射结果，这与强 SOC 预期的非磁性单态基态相反。我们的结果表明，这些 6H-铱酸盐中 Ir$_2$O$_9$ 二聚体内紧密排布的 Ir$^{5+}$ 离子之间的显著跳跃修正了自旋轨道耦合态并降低了自旋轨道激发能。在此，我们不得不至少使用双位点模型来匹配与强二聚体内跳跃一致的激发谱。因此，除 SOC 外，铱酸盐的低能物理对跳跃具有关键依赖性，即便对于具有中等跳跃、其激发谱可用原子模型解释的系统亦不可忽略。铱酸盐中通常发现为 0.4-0.5~eV 的 SOC，对于这些 6H 体系在效应上被缩减至 $\sim$0.26~eV，维系了通过调节 Ir-Ir 间距实现量子临界性的希望。