Tb2Ti2O7 自旋液体中的介观关联

我们通过结合粉末中子衍射与比热测量，研究了在 \tbti\ 自旋液体中低于 0.4 K 出现的、具有传播矢量 $\bf{k}$= ($\frac12$, $\frac12$, $\frac12$) 的自旋关联，所用 Tb$_{2+x}$Ti$_{2-x}$O$_{7+y}$ 样品的 $x$=0, 0.01, -0.01。通过减去 1.2(1) K 下的图案，该 $\bf{k}$= ($\frac12$, $\frac12$, $\frac12$) 序在所有中子衍射图案上清晰显现。在 0.07 K 下对相减后的图案进行精修，得到两种可能的自旋结构，分别具有类自旋冰和类单极子的关联。介观关联涉及 1 至 2 \mub\ 的 Tb 磁矩，有序化长度尺度约为 20 \AA。此外，对于显示比热峰的 $x$=0 和 0.01 样品，检测到涉及 0.1 至 0.2 \mub\ 小自旋分量的长程有序。与先前单晶数据比较表明，该 ($\frac12$, $\frac12$, $\frac12$) 序通过具有主导自旋冰特征和关联取向的纳米级自旋织构形成，类似于纳米磁孪生。