具有一般交换各向异性的 kagome 磁体的有序基态

稀土 kagome 材料家族不断壮大，其具有主导的近邻相互作用和强自旋轨道耦合。这些材料的低对称性使理论描述变得复杂，允许存在六种不同的近邻耦合参数。在本文中，我们探讨在这些材料中，假设一般（即非精细调谐）的交换参数集合时，可以预期出现哪些经典的有序基态。我们利用对称性分析表明，对于一般参数只会出现五种不同的经典基态相。这五种相分别是：(i) 磁化消失的共面、二重简并态（${\sf A_1}$），(ii) 磁化垂直于 kagome 平面的非共面、二重简并态（${\sf A_2}$），(iii) 磁化位于 kagome 平面内的共面、六重简并态（${\sf E}$-共面），(iv) 磁化位于晶格镜面内的非共面、六重简并态（${\sf E}$-非共面$_{6}$），(v) 磁化方向任意的非共面、十二重简并态（${\sf E}$-非共面$_{12}$）。所有五种均为平移不变（${\bf q}=0$）态。在找到可能的基态集合后，通过比较每种可能性的数值优化能量随耦合参数的变化，得到基态相图。态 ${\sf E}$ 非共面$_{12}$ 极为罕见，仅占完整相图的 $<1\%$，因此实际上在具有主导近邻相互作用的各向异性 kagome 磁体中可能出现四种主要有序态。这些结果有助于解释近期关于“tripod kagome”体系 R$_3$A$_2$Sb$_3$O$_{14}$ 以及更接近各向同性极限的材料（如 Cr- 和 Fe- jarosites）的实验。