准二维三层La$_{2.1}$Sr$_{1.9}$Mn$_3$O$_{10}$锰氧化物的磁性

Ruddlesden-Popper（RP）系列的三层La$_{3-3x}$Sr$_{1+3x}$Mn$_{3}$O$_{10}$锰氧化物具有天然的分层排列结构，沿c轴交替堆叠m-MnO$_2$（m = 3）平面和岩盐型块层(La, Sr)$_2$O$_2$。RP系列锰氧化物的维度取决于钙钛矿层的数量，并显著影响体系的磁性和输运性质。三层La$_{2.1}$Sr$_{1.9}$Mn$_{3}$O$_{10}$表现出二阶磁相变。已在相变温度（T$_C$）附近研究了相变的临界行为，以理解RP系列锰氧化物中三层La$_{2.1}$Sr$_{1.9}$Mn$_{3}$O$_{10}$的低维磁性。我们确定了三层La$_{2.1}$Sr$_{1.9}$Mn$_{3}$O$_{10}$的临界指数，其属于短程二维（2D）Ising普适类。三层La$_{2.1}$Sr$_{1.9}$Mn$_{3}$O$_{10}$锰氧化物中的低维磁性也借助短程2D-Ising体系的重整化群理论方法得到解释。已表明三层La$_{2.1}$Sr$_{1.9}$Mn$_{3}$O$_{10}$的分层结构导致三种不同类型的相互作用：面内（$J_{ab}$）、层内三层间（$J_{c}$）和层间三层间（$J'$），满足$J_{ab}$ $>$ $J_{c}$ $>>$$J'$，且它们之间的竞争在T$_{C}$以上产生倾斜反铁磁自旋结构。基于双层锰氧化物中类似的磁相互作用，我们提出三层La$_{2.1}$Sr$_{1.9}$Mn$_{3}$O$_{10}$由于其强各向异性和分层结构，应能在T$_{C}$以下承载skyrmion。