准一维 CaV$_2$O$_4$ 中轨道与自旋驱动的晶格不稳定性

钒酸钙 CaV$_2$O$_4$ 具有由轨道活性的 V$^{3+}$ 离子构成的准一维锯齿链晶体结构，并分别在 $T_s\sim 140$ K 和 $T_N \sim 70$ K 发生连续的结构相变与反铁磁相变。我们对 CaV$_2$O$_4$ 单晶进行了超声速度测量。其剪切弹性模量的温度依赖关系在降温过程中表现出巨大的居里型软化，该软化根据弹性模模式出现在 $T_s$ 之上或之下。在 $T_s$ 之上的软化表明两条不等价 V$^{3+}$ 锯齿链中存在现场 Jahn-Teller 型或位点间铁磁型轨道涨落。在 $T_s$ 之下的软化表明发生了由沿锯齿链间正交方向的自旋-晶格耦合所驱动的维度自旋态交叉，从准一维到三维。在 $T_s$ 之上和之下分别连续出现的轨道驱动与自旋驱动晶格不稳定性，是 CaV$_2$O$_4$ 轨道-自旋锯齿链系统所独有的。