霍尼硅化物的磁结构与分量分离的相变

HoNiSi$_{3}$ 是一种两次亚磁性相变的金属化合物，分别发生在 $T_{N1} = 6.3$ K 和 $T_{N2} = 10.4$ K。本文通过对单个晶体样品进行共振 X 射线磁衍射实验，推断其零场微观磁结构，从而补充了之前的体磁导率数据。对于 $T < T_{N2}$，磁原式单元与化学单元相匹配。磁结构特征为垂直平面内的铁磁 $ac$ 平面以 $\uparrow \downarrow \uparrow \downarrow$ 的反铁磁方式堆叠。对于 $T_{N1} < T < T_{N2}$，有序磁矩指向 $\vec{a}$ 方向；而对于 $T < T_{N1}$，还有一个指向 $\vec{c}$ 方向的磁矩分量。对称性分析表明，$T<T_{N1}$ 的磁结构与化学结构假定的正交晶系 $Cmmm$ 空间群不兼容，因此暗示了轻微的晶格扭曲。我们采用简化的磁哈密顿量进行均场计算，包括由密度泛函理论计算得到的三个独立交换耦合参数，以及作为自由拟合参数的两个晶体电场项，能够再现主要的实验观察。我们还探讨了另一种包含七个交换耦合和九个晶体电场项的更完整模型，其中利用无监督机器学习算法寻找与可用各向异性磁导率和磁化数据相兼容的基态磁结构。可能的磁构型被分为五个簇类，结果最佳地与实验宏观数据相吻合的簇包含此前简化模型所得参数，并预测了正确的基态磁结构。