4$f^2$ 金刚冷基晶合物 PrCdNi$_4$ 中的多极相变

研究了 4$f^{2}$ 金刚冷基晶合物 PrCdNi$_4$ 的输运和磁性。磁化率 $\chi(T)$ 从 300 K 到 20 K 均遵循 Curie--Weiss 定律，作为自由 Pr$^{3+}$ 离子的预期行为。当温度降至 5 K 以下时，$\chi(T)$ 趋于常数，表明呈现 van-Vleck 参数磁性。比热 $C(T)$ 在约 4 K 处显示宽肩，亦可由能隙为 12 K 的双态三能级模型所再现。这些结果表明 Pr$^{3+}$ 离子在立方晶体场中的基态为非磁性 $\Gamma_3$ 双态。$C(T)$ 在 $T_{\rm O}$ = 1.0 K 处显示峰值，该峰值对最高可达 5 T 的磁场保持稳健。在粉末中子衍射测量中，在 0.32 K $<$ $T_{\rm O}$ 处未观察到磁性反射。0.05 K 时磁电阻 $\rho(B)$ 在 $B$ = 2.1 和 5.3 T 处的两个异常值可能源于序参量的切换。这些结果表明，$T_{\rm O}$ 处的相变可归因于 4$f^2$ 金刚冷基晶中 $\Gamma_3$ 双态的电偶极或磁偶极子的反铁磁性有序。