各向异性自旋玻璃 Fe$_2$TiO$_5$ 中涨落与静态自旋关联的中子散射研究

各向异性自旋玻璃转变——在假板钛矿 Fe$_2$TiO$_5$ 中仅沿 c 轴观察到自旋冻结——长期令人困惑，因为 Fe$^{3+}$ 磁矩（d$^5$）应为各向同性。近来，中子衍射表明冲浪板状反铁磁纳米区域在玻璃转变温度 T$_g$ $\approx$ 55 K 之上即发生合并，并提出一种模型：冲浪板磁化涨落的冻结导致各向异性自旋玻璃态。基于该新模型，我们开展了高分辨率非弹性中子散射测量以理解中子（皮秒）时间尺度上冲浪板内自旋动力学的温度依赖。本文报道单晶 Fe$_2$TiO$_5$ 中测得的自旋涨落的温度依赖。源于冲浪板内关联的强大准弹性磁散射在远高于 T$_g$ 处即被观测到。自旋涨落具有陡峭的能量-波矢关系，表明强交换相互作用，与大的居里-外斯温度一致。当温度从上方趋近 T$_g$ 时，观察到谱权重从非弹性散射向弹性散射转移。在 4 K 至 300 K 间各温度确定了涨落的特征弛豫率。尽管大多数自旋关联发生冻结，非弹性贡献甚至在基温下依然存在，意味着冲浪板内涨落自旋关联至少存在至 T/T$_g$ $\approx$ 0.1，符合将 Fe$_2$TiO$_5$ 描述为常规与几何受阻自旋玻璃混合体的图像。