弱铁磁性双钙钛矿 Sr$_2$FeCoO$_6$ 中自旋玻璃态的观测

我们报道了在通过溶胶-凝胶技术制备的双钙钛矿氧化物 Sr$_{2}$FeCoO$_{6}$ 中观测到的自旋玻璃态。使用 X 射线的初步结构研究表明，该化合物结晶为四方 $I 4/m$ 结构，晶格参数为 $a$ = 5.4609(2) \AA 和 $c$ = 7.7113(7) \AA。温度依赖的粉末 X 射线研究表明，在 10 -- 300 K 温度范围内没有结构相变。然而，晶胞体积表现出与磁转变温度相吻合的异常现象，从而表明晶格与磁性之间存在密切联系。中子衍射研究及随后的键价和分析表明，在 Sr$_{2}$FeCoO$_{6}$ 中，$B$ 位被 Fe 和 Co 随机占据，其混合价态为 Fe$^{3+}$/Fe$^{4+}$ 和 Co$^{3+}$/Co$^{4+}$。随机占据和混合价态为非均匀磁交换相互作用奠定了基础，进而导致了该双钙钛矿中的自旋玻璃态，这在 $T_f\sim$ 75 K 时温度依赖的直流磁化强度中表现为不可逆性。在 Sr$_{2}$FeCoO$_{6}$ 的磁化强度曲线中观察到的热滞现象表明存在混合磁相。动态磁化率表现出特征频率依赖性，证实了该材料的自旋玻璃性质。对 $\chi'(T)$ 的动态标度分析给出了临界温度 $T_{ct}$ = 75.14(8) K 和指数 $z\nu$ = 6.2(2)，这是自旋玻璃的典型值。从 Sr$_{2}$FeCoO$_{6}$ 磁化强度的热滞中获得了存在混合磁相互作用的特征。结合 Sr$_2$FeCoO$_6$ 的中子和磁化强度结果，我们推断 Fe 的自旋态为低自旋，而 Co 的自旋态为低自旋和中间自旋。