正交形变导致 CePdAl$_3$ 长程磁有序

我们研究了结构变形对正交 CePdAl$_3$ 磁性质的影响，与其四方形多形物相进行比较。利用X射线和中子衍射，我们确立了晶体结构具有 $Cmcm$ 空间群对称性，并表现出伪四方形双胞体。根据密度泛函计算，四方形-正交形变机制源于多形物之间相对较小的自由能差，允许任一相被快速冷却，并完全解释了正交相中双胞体微观结构。中子衍射测量显示，正交 CePdAl$_3$ 在 $T_\mathrm{N}$=5.29 (5) K 以下建立了长程磁有序，表现为磁矩的共线反磁性排列。正交 CePdAl$_3$ 的磁各向异性源于强自旋轨道耦合，证据为 $4f$ 多重态的晶场分裂，通过中子光谱学完全表征了这种现象。我们讨论了四方形 CePdAl$_3$ 中最近邻间反磁性相互作用所导致的失调问题，这阻碍了其长程磁有序的形成。我们提出，正交形变释放了失调，使得能够形成长程磁有序。