三角晶格反铁磁体 Ba3RB9O18 (R = Yb, Er) 的磁性
强关联电子
2022-09-13 v1 材料科学
摘要
阻挫、自旋关联以及竞争自由度之间的相互作用，是量子材料中具有分数化激发的奇异态得以产生的若干关键要素。基于稀土的二维磁性晶格中，晶体电场、自旋轨道耦合、各向异性以及稀土磁矩间的电子关联为此提供了新范式。本文报道 Ba3RB9O18 (R = Yb, Er) 多晶样品的晶体结构、磁化率和比热，并辅以晶体电场计算；其中 R3+ 离子构成无反位无序的完美三角晶格。在 Ba3RB9O18 中，局域化的 R3+ 自旋在降温至 1.9 K 时既未出现长程有序也未进入自旋玻璃态。磁化数据显示 Yb 变体中 Kramers 双重态下存在赝自旋 Jeff = 1/2 (Yb3+)，且 Jeff = 1/2 磁矩间存在弱反铁磁相互作用。另一方面，由 Er 变体低温磁化率数据的 Curie-Weiss 拟合得到有效磁矩 μeff = 8.8 μB，表明基态与较高晶体电场态存在混合。对 Er 体系低温磁化率数据的 Curie-Weiss 拟合揭示，相较于 Yb3+ 类似物，Er3+ 磁矩间存在相对较强的反铁磁相互作用。Ba3ErB9O18 在降至 500 mK 时仍未呈现长程磁有序。此外，基于 Ba3ErB9O18 磁化数据的晶体电场计算表明，基态与第一激发 Kramers 双重态间存在小能隙。零场下磁比热在 4 K 附近的宽峰归因于 Ba3ErB9O18 中第一 CEF 激发态的热布居，这与我们的 CEF 计算一致。
引用
@article{arxiv.2204.07801,
title = {Magnetic properties of triangular lattice antiferromagnets Ba3RB9O18 (R = Yb, Er)},
author = {J. Khatua and M. Pregelj and A. Elghandour and Z. Jaglicic and R. Klingeler and A. Zorko and P. Khuntia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.07801},
year = {2022}
}