稀土钙钛矿氧化物中的低能自旋动力学
强关联电子
2021-07-28 v1 材料科学
摘要
我们综述了利用单晶非弹性中子散射（INS）对 O 型稀土正交钙钛矿氧化物（其中 为稀土离子、 为过渡金属离子）自旋动力学的近期研究。在简要介绍磁性 INS 技术之后，展示了针对四种选定化合物（YbFeO、TmFeO、YFeO、YbAlO）的过渡金属与稀土子系统的 INS 实验结果。我们表明，磁激发谱由两类能量上明显分离的集合模式构成：带隙磁子（典型带宽 70 meV），关联于反铁磁（AFM）有序的过渡金属子系统；以及稀土子系统内 5 meV 的 AFM 涨落，且这些模式间无杂化。我们仅简略讨论 3 子系统的高能常规磁子激发，并更详细地聚焦于这些材料中稀土子晶格的显著动力学。我们观察到基态与低能激发的性质强烈依赖于稀土离子的种类。对于非 Kramers 离子，低对称晶体场完全消除多重态的简并，产生丰富的磁场-温度相图。对于 Kramers 离子，所得基态至少为二重态，可视为有效量子自旋-1/2。同样重要的是，在 Yb 基材料中，尽管正交钙钛矿晶体结构具三维性质，最近邻交换相互作用却在某一方向上占主导。在 YbAlO 中观测到的分数自旋子连续谱与量子临界性表明，Kramers 稀土磁体可实现量子低维物理的多方面。
引用
@article{arxiv.2106.08378,
title = {Low-energy spin dynamics in rare-earth perovskite oxides},
author = {A. Podlesnyak and S. Nikitin and G. Ehlers},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.08378},
year = {2021}
}
备注
Topical review. 29 pages, 24 figures