四方反铁磁体Bi$_2$CuO$_4$中磁各向异性的中子散射研究
强关联电子
2021-04-14 v2
摘要
我们利用非弹性中子散射和自旋波分析对四方易平面反铁磁体 BiCuO 中的磁子激发进行了全面研究。低能磁子的性质以及该材料中的各向异性一直存在争议。我们明确表明低能磁子谱由一个有隙模式和一个无能隙模式组成，我们分别将其归因于面外和面内自旋涨落。我们利用受晶格对称性启发的极小各向异性自旋模型的线性自旋波分析对观测到的磁子谱进行了建模。通过研究 (1, 0, 0) 布拉格峰强度和面内磁子强度对磁场的依赖关系，我们观测到在 平面内于 ~T 处发生自旋翻转跃迁，这直接表明存在经典禁戒的微小面内各向异性。只有考虑超出线性自旋波近似的磁子零点涨落，我们才能解释该面内各向异性及其大小，后者由自旋翻转跃迁的临界场推断得出。我们还讨论了观测到的各向异性相互作用的微观起源。我们发现数据与大的 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用不一致，这表明 BiCuO 可能偏离了其他铜氧化物磁各向异性的传统理论。
引用
@article{arxiv.1907.07784,
title = {Neutron Scattering Study of Magnetic Anisotropy in a Tetragonal Antiferromagnet Bi$_2$CuO$_4$},
author = {Bo Yuan and Nicholas P. Butch and Guangyong Xu and Barry Winn and J. P. Clancy and Young-June Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.07784},
year = {2021}
}
备注
This version differs significantly from our previous submission (ArXiv: 1907.07784). It includes new thermal neutron measurement and additional spin-wave calculations. The paper has been accepted by PRB