Ba$_2$Cu$_3$O$_4$Cl$_2$ 中二维穿插铜框架的磁激发

我们报道了对 Ba$_2$Cu$_3$O$_4$Cl$_2$ 的详细中子散射研究。该化合物由标记为 Cu$_{\rm A}$ 和 Cu$_{\rm B}$ 的两个互相穿插的 Cu 子晶格组成，每个子晶格形成一个平方晶格海森堡反铁磁体。两个子晶格在不同温度下有序，且子晶格内的有效交换耦合相差一个数量级。这产生了 Cu$_{\rm A}$ 子晶格延伸至 300 meV 的非弹性中子谱，以及 Cu$_{\rm B}$ 延伸至约 20 meV 的弱得多的色散。利用单带 Hubbard 模型，我们推导出一个有效自旋哈密顿量。由此，我们发现线性自旋波理论能很好地描述磁谱。此外，发现 10 T 的磁场对 Cu$_{\rm B}$ 色散产生的影响无法用常规自旋波理论解释。