自旋1/2三角晶格反铁磁体 Ba8CoNb6O24 中的 Mermin-Wagner 物理、(H,T) 相图与候选量子自旋液体相

Ba$_8$CoNb$_6$O$_{24}$ 构成了一个这样的系统：其 Co$^{2+}$ 离子具有有效自旋 1/2，并构成具有极大层间距的规则三角晶格反铁磁体 (TLAFM)，从而确保了纯二维特性。我们利用这一理想实现，对 $S = 1/2$ TLAFM（受阻挫量子磁学中的基石模型之一）进行了详细的实验分析。我们发现了强烈的低能自旋涨落且不存在磁有序，但关联长度在低至 0.1 K 时仍发散，表明存在趋向零温度有序的 Mermin-Wagner 趋势。然而在 0.1 K 以下，我们的低场测量显示出一个意外的磁无序态，这是一个候选量子自旋液体。我们建立了 $(H,T)$ 相图，详细映射了对现有理论分析的量子涨落修正。这些修正包括最大有序温度在磁场中的强烈上移，低场与高场相边界的定性变化，以及一个显然由共线“上上下”态主导的有序区域。因此，Ba$_8$CoNb$_6$O$_{24}$ 为 $S = 1/2$ Heisenberg TLAFM 场诱导量子相变理论方法的发展提供了新的输入。