三角晶格反铁磁体 Cu$_2$(OH)$_3$Br 的磁性研究

通过磁化率、脉冲场磁化和比热测量，研究了基于三角晶格的 Cu$_2$(OH)$_3$Br 单晶的磁性。在一个不对称单元中有两个不等价的 Cu$^{2+}$ 位点。两个 Cu$^{2+}$ 子晶格均在 $T\rm_N$ = 9.3 K 发生长程反铁磁（AFM）有序。降温过程中，由各向异性磁化率可见在 7.5 K 以下观察到从 Heisenberg 到 $XY$ 行为的各向异性交叉。施加于 $XY$ 平面内的磁场在 4.9 T 至 5.3 T 之间诱导了 Cu$^{2+}$ 离子的自旋翻转跃迁。随着磁场进一步增大，磁矩逐渐增大，但即使在 30 T 下也仅约为一个 Cu$^{2+}$ 离子饱和值的一半。我们提出不等价 Cu$^{2+}$ 自旋在磁场下的独立重取向来解释该磁化行为。观察到的自旋翻转跃迁可能与其中一个 Cu 位点有关，而其余 Cu 自旋间的 AFM 耦合很强，以至于 30 T 磁场无法克服其各向异性。磁比热的温度依赖关系可很好地用两个带隙 AFM 贡献之和来描述，进一步支持了所提出的情形。