单晶 CrB$_{2}$的低温性质

我们报道了通过高纯度 Cr 和 B 粉末经固态反应和光学浮区法制备的$^{11}$B 富集单晶 CrB$_{2}$的低温性质。电阻率$\rho_{\rm xx}$、霍尔效应$\rho_{\rm xy}$和比热$C$的特征表明其具有交换增强的费米液体基态，该基态在$T_{\rm N}=88\,{\rm K}$以下发展出略微各向异性的自旋能隙$\Delta \approx 220\,{\rm K}$。文献中报道的$T\to0$时磁化强度缺乏居里依赖性证实了这一观察结果。将$C$与$d\rho_{\rm xx}/dT$进行比较（其中我们从 VB$_2$的测量中推断出晶格贡献），揭示了顺磁态下具有特征自旋涨落温度$T_{\rm sf}\approx 257\,{\rm K}$的强反铁磁自旋涨落，随后在$T_{\rm N}$处出现显著的二级平均场相变，以及在$\approx T_{\rm N}/2$附近的异常激发。$T_{\rm N}$以上$\rho_{\rm xx}$的显著各向异性是自旋涨落易平面各向异性的特征，这与磁化强度一致。从磁化强度推断出的居里 - 外斯温度与奈尔温度之比$f=-\Theta_{\rm CW}/T_{\rm N}\approx 8.5$，意味着强烈的几何阻挫。所有物理性质在高达$14\,\,{\rm T}$（所研究的最高磁场）的外加磁场下表现出显著的不变性。与早期关于局域矩磁性的建议相反，我们的研究确定 CrB$_{2}$为具有强几何阻挫的典型弱巡游反铁磁体。