$\alpha$-RuCl$_3$ 的低温晶体与磁结构

作为 Kitaev 自旋液体候选者的单晶 $\alpha$-RuCl$_3$ 已被研究以确定低温体性质、结构和磁基态。x 射线衍射数据的精修表明，低温晶体结构由空间群 $C2/m$ 描述，具有几乎完美的蜂窝晶格，面内畸变小于 0.2\%。所生长的单晶仅在 $T_{N}$ = 7~K 处表现出一个尖锐的磁转变。该温度以下的磁有序表现出传播矢量 $k$ = (0, 1, 1/3)，这与 $C2/m$ 晶胞的三层堆叠一致。高达 14~K 的较高温度下的磁转变可由晶体形变引入，这些形变导致晶体中具有两层堆叠序列的区域。原生长晶体最佳拟合的对称允许磁结构表明自旋位于 $ac$ 平面内，在每个蜂窝层中具有锯齿形构型。三层重复面外结构可精修为 120$^o$ 螺旋有序或自旋方向偏离 $a$ 轴 35$^o$ 的共线结构。共线自旋构型给出稍好的拟合，并且在物理上更受青睐。两种结构中每个 Ru$^{3+}$ 离子的平均有序矩小于 0.45(5) $\mu_B$。