自旋阻挫 β-NaMnO2 三角晶格中的非公度原子与磁调制
材料科学
2018-07-31 v1 强关联电子
摘要
层状 β-NaMnO2 是一种有前景的钠离子储能材料，因其三角晶格能够促进复杂磁构型，从而可能解除铁电与磁有序共存的对称性限制。中子粉末衍射图谱的复杂性表明，通常采用的公度结构模型是不充分的。相反，必须采用单相超空间对称描述，证明该材料结晶于成分调制的 q=(0.077(1), 0, 0) 结构。此处，Mn3+ Jahn-Teller 畸变的 MnO6 八面体形成 β-NaMnO2 型的波纹层堆垛序列，并被 α 型氧拓扑的平面片层所中断。在 TN1=200 K 以下出现由传播矢量 k=(1/2, 1/2, 1/2) 定义的本征长程共线反铁磁有序。此外，在 TN2=95 K 发生向空间调制的螺旋磁态（k+q）的第二次转变，其反铁磁序参量类似于二维（2D）系统。23Na NMR 自旋-晶格弛豫的演化识别出中间 T 区域（TN2<T<TN1）中的磁不均匀态，而其在 TN2 以下的强烈抑制表明激发谱中打开了自旋能隙。高分辨率中子非弹性散射证实，低温磁相中的磁动力学确实是有能隙的（Δ~5 meV），而基于单模近似的模拟表明，位于相邻反铁磁链上的 Mn 自旋建立了可观的 2D 关联。我们的分析指出，新颖的结构自由度促进了该非钙钛矿型锰氧化物中的协同磁性及涌现介电性质。
引用
@article{arxiv.1807.10995,
title = {Incommensurate atomic and magnetic modulations in the spin-frustrated {\beta}-NaMnO2 triangular lattice},
author = {Fabio Orlandi and Eleni Aza and Ioanna Bakaimi and Klaus Kiefer and Bastian Klemke and Andrej Zorko and Denis Arčon and Christopher Stock and George D. Tsibidis and Mark A. Green and Pascal Manuel and Alexandros Lappas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.10995},
year = {2018}
}
备注
16 pages, 14 figures