三体结构与磁基态在Ba5Ru3O12中的相互作用：通过中子和μSR技术探讨
强关联电子
2025-08-26 v2 材料科学
计算物理
量子物理
摘要
我们报告了对 Ba5Ru3O12 这种三体态稀土钴钙盐系统进行详细的无穷中子散射 (INS) 和 μSR 调查，该系统在 TN = 60 K 时发生长程反磁性有序。INS 揭示了 TN 以下两种明显的自旋波激发：一种在 5.6 meV，另一种在 10-15 meV。通过结合基于线性自旋波理论的 INS 光谱（使用 SpinW 软件）和机器学习力场 (MLFFs)，我们表明 Ba5Ru3O12 由于邻近 Ru 矩与次邻近 Ru 矩之间的竞争交换相互作用、交换各向异性以及强自旋轨道耦合而产生自旋扰动，导致非共线自旋结构，与该系列中其他稀土钴钙盐不同。在有趣的是，这些磁激发即使在 TN 以上高温仍未完全消失，证明了该三体系统中存在短程磁相关性。这进一步通过 μSR 光谱得到支持，后者显示初始不对称度在磁相转变处出现逐渐下降，并通过最大熵分析得到进一步验证。μSR 光谱的结果表明磁有序具有动力学特性，这归因于三体内的局域磁各向异性，源于局部结构畸变和不同的杂化，符合可转动的自旋结构。我们通过理论计算预测 Ru3O12 隔离三体的基态，其结果与实验观察到的自旋激发一致。
引用
@article{arxiv.2504.06113,
title = {Interplay between trimer structure and magnetic ground state in Ba5Ru3O12 probed by Neutron and muSR techniques},
author = {E. Kushwaha and S. Ghosh and J. Sannigrahi and G. Roy and M. Kumar and S. Cottrell and M. B. Stone and Y. Fang and D. T. Adroja and X. Ke and T. Basu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.06113},
year = {2025}
}