钾冰石反铁磁体 Na2Mn3Cl8 中的多重非公度磁态

钾冰石晶格可因受挫且竞争性的磁相互作用而承载奇异磁相。然而，呈现非公度磁有序的绝缘钾冰石材料相对较少。在此，我们研究了具有未畸变 Mn$^{2+}$ 钾冰石网络的反铁磁体 Na$_2$Mn$_3$Cl$_8$ 的磁结构与相互作用。利用中子衍射与宏观磁测量，我们表明 Na$_2$Mn$_3$Cl$_8$ 具有两种不同的非公度磁态，分别发生于 $T_{N1} = 1.6$ K 与 $T_{N2} = 0.6$ K。磁 Rietveld 精修给出形如 $\mathbf{q} = (q_{x},q_{y},\frac{3}{2})$ 的磁传播矢量，且我们的中子衍射数据可由螺旋磁结构很好地描述。通过对磁漫散射数据优化交换参数，我们表明自旋哈密顿量包含铁磁最近邻与反铁磁第三近邻海森堡相互作用，并有来自长程偶极耦合的显著贡献。该实验确定的相互作用模型与密度泛函理论模拟进行了比较。利用经典蒙特卡洛模拟，我们表明这些竞争性相互作用解释了多重非公度磁相的实验观测，并可能稳定多-$\mathbf{q}$ 态。我们的结果拓展了钾冰石晶格上已知磁行为的范围。