镍铌酸盐（NiNb$_2$O$_6$）两种多晶型的中子衍射与 $\mu$SR 研究

本文给出了新表征的 NiNb$_2$O$_6$ 多晶型（$\beta$-NiNb$_2$O$_6$，空间群 P4$_2$/n）的中子衍射与 $\mu$ 子自旋弛豫（$\mu$SR）研究，以及先前已知的斜方锰矿结构多晶型（空间群 Pbcn）的仅 $\mu$SR 数据。利用粉末和单晶数据，通过中子衍射确定了 P4$_2$/n 晶型的磁结构。粉末中子衍射确定了有序波矢 $\vec{k}$ = ($\frac{1}{2},\frac{1}{2},\frac{1}{2}$)。单晶数据证实了相同的 $\vec{k}$ 矢量，并表明正确的磁结构由反铁磁耦合链组成，这些链沿 a 或 b 轴分布在垂直于 c 轴的相邻 Ni$^{2+}$ 层中，这与该体系中预期的交换相互作用层级一致。将精修的磁结构与密切相关的三金红石相 NiSb$_2$O$_6$ 和 NiTa$_2$O$_6$ 的已知磁结构进行了比较。$\mu$SR 数据发现该体系的转变温度 $T_N \sim$ 15 K，而斜方锰矿多晶型表现出更低的 $T_N =$ 5.7(3) K。我们的 $\mu$SR 测量还使我们能够估计每种多晶型有序参量的临界指数 $\beta$。我们发现 $\beta$-多晶型和斜方锰矿多晶型分别为 $\beta =$ 0.25(3) 和 0.16(2)。单晶中子散射数据给出 $\beta$-NiNb$_2$O$_6$ 的临界指数 $\beta =$~0.28(3)，与 $\mu$SR 值一致。尽管两个体系的 $\beta$ 值均小于 0.3，表明维度降低，但这一效应在斜方锰矿体系中似乎强得多。换言之，尽管两个体系似乎都很好地由 $S = 1$ 自旋链描述，但 $\beta$-多晶型中的链间相互作用可能大得多。