Sr$_3$ZnIrO$_6$ 中的非共线序与自旋-轨道耦合

Sr$_3$ZnIrO$_6$ 是一种有效的自旋二分之一 Mott 绝缘体铱酸盐，属于一个磁体家族，该家族包括若干准一维系统以及展现三维序的材料。本文展示了在同一样品上进行的广泛磁性研究的成果，包括热容、交流磁化率、缪子自旋旋转（$\mu$SR）、中子衍射和非弹性中子散射。研究确定该材料在约 $17$ K 时发生转变，进入具有传播矢量 $\boldsymbol{k}=(0,\frac{1}{2},1)$（在 R$\bar{3}$c 六方设置下）的三维反铁磁结构，且 Ir$^{4+}$ 离子具有 $0.87$$\mu_B$ 的非共线磁矩。此外，我们在 $5$ K 下观察到了轮廓清晰的粉末平均自旋波谱，其区边界能量为 $\sim 5$ meV。我们强调，理论分析表明，观察到的非共线磁结构源于由显著自旋-轨道耦合引起的链间与链内各向异性交换。该模型能令人满意地解释观察到的自旋波激发。