Palmer-Chalker XY型烧绿石Er$_2$Pt$_2$O$_7$中的相竞争

我们报告了对Er$_2$Pt$_2$O$_7$的中子散射测量，这是受挫烧绿石磁体XY家族的一个新成员。对我们弹性散射数据的对称性分析表明，Er$_2$Pt$_2$O$_7$是第一个在$T_N = 0.38$ K下有序化为$k=0$、$\Gamma_7$磁结构（Palmer-Chalker态）的XY烧绿石。这与它的姊妹XY烧绿石反铁磁体Er$_2$Ti$_2$O$_7$和Er$_2$Ge$_2$O$_7$形成对比，后两者分别在更高的温度$T_N=1.2$ K和$1.4$ K下有序化为$\Gamma_5$磁结构。在此温度范围内，Er$_2$Pt$_2$O$_7$的磁比热包含一个以$T^*=1.5$ K为中心的宽反常。我们的非弹性中子散射测量揭示，这一宽比热反常设定了强短程自旋涨落的温度尺度。在$T_N = 0.38$ K以下，Er$_2$Pt$_2$O$_7$表现出有能隙的自旋波谱，在低能处具有强烈的平带激发，在高能处具有微弱的扩散带激发。该平带可以用经典自旋波计算很好地描述，但这些计算也预测在高能处存在尖锐的色散分支，这与实验数据存在显著差异。这一点与$T_N$的强烈抑制一起，可归因于在经典预测相图中彼此相邻的$\Gamma_7$和$\Gamma_5$态之间的相竞争所增强的量子涨落。