静水压力调控下 LuFe4Ge2 中结构与磁性的相互作用

LuFe$_4$Ge$_2$结晶为ZrFe$_4$Si$_2$型结构，含有Fe四面体链，导致几何阻挫和低维性。该化合物在约36 K时发生反铁磁有序，同时伴随从四方相到正交相的结构转变。利用电输运、交流磁化率、交流量热、M$\ddot{\rm o}$ssbauer、缪子自旋弛豫（$\mu$SR）和X射线衍射测量，研究了磁性和结构转变的静水压力依赖关系。外部压力在约1.8 GPa下抑制了向反铁磁相（AFM1）的一级转变。结构转变基本不受压力影响，在高达2 GPa的压力下仍保持在30至35 K之间。在更高压力下观察到第二反铁磁相（AFM2）。从顺磁相到AFM2相的转变为二级性质，且似乎与结构转变相关联。由$\mu$SR和M$\ddot{\rm o}$ssbauer测量得到的磁体积分数表明，整个样品在两个磁相中均发生磁有序。此外，AFM1和AFM2相中相似的低温缪子进动频率表明两相一致的有序磁矩和磁结构。我们的结果进一步表明，在压力诱导的AFM2相中磁涨落增强。实验观测结合密度泛函理论计算表明，LuFe$_4$Ge$_2$中的磁性和结构序参量由磁阻挫关联，导致了同时的磁结构转变。