调制烧绿石中镨的四极单态基态

J. van Duijn; K. H. Kim; N. Hur; D. T. Adroja; F. Bridges; A. Daoud-Aladine; F. Fernandez-Alonso; R. Ruiz-Bustos; J. Wen; V. Kearney; Q. Z. Huang; S. -W. Cheong; S. Nakatsuji; C. Broholm; T. G. Perring

doi:10.1103/PhysRevB.96.094409

调制烧绿石中镨的四极单态基态

强关联电子 2017-09-20 v1

作者: J. van Duijn , K. H. Kim , N. Hur , D. T. Adroja , F. Bridges , A. Daoud-Aladine , F. Fernandez-Alonso , R. Ruiz-Bustos , J. Wen , V. Kearney , Q. Z. Huang , S. -W. Cheong , S. Nakatsuji , C. Broholm , T. G. Perring

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摘要

通过中子散射和 EXAFS 研究了 Pr $_{2-x}$ Bi $_x$ Ru $_2$ O $_7$ 的复杂结构和磁性。Pr 具有近似二重态基态，第一激发态为单态。这一整体晶体场能级方案与金属性 Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$ 相似，本文也对此进行了报道。虽然 B 位 (Ru) 在整个结构中有序良好，但 A 位 (Pr/Bi) 并非如此。Pr-O2 键长的分布表明，即使对于 $x=0$ ，Pr 的环境也不是均匀的。Bi 的环境高度无序，这显然是由于 Bi $^{3+}$ 上的 6s 孤对电子所致。相应地，我们发现原本预期在烧绿石结构中 Pr 所具有的非 Kramers 二重态基态简并度被解除，从而产生了具有空间变化能隙的四极单态基态。对于 $x=0$ ，在 T $_N$ 以下，Ru 亚晶格以传播矢量 \textbf{k}= (0,0,0) 呈反铁磁有序，这与 Y $_2$ Ru $_2$ O $_7$ 的情况相同。直到 100 mK 仍未观察到与 Pr 亚晶格相关的有序。Pr $_{2-x}$ Bi $_x$ Ru $_2$ O $_7$ 的低能磁响应特征表现为与 Pr 准二重态基态非均匀分裂相关的宽谱磁激发。对于 $x=0$ ( $x=0.97$ )，该谱具有温度依赖性（独立性）。看来与 Bi 合金化相关的无序增强了 Pr 晶体场能级的非均匀分裂，使得对于 $x=0.97$ ，位点间相互作用变得无关紧要。A 位的结构复杂性可能反映在 N\'{e}el 相中 B 位钌的滞后均匀磁化强度上。

关键词

烧绿石镨四极单态晶体场分裂中子散射 EXAFS 磁激发

引用

@article{arxiv.1407.0661,
  title  = {Quadrupolar Singlet Ground State of Praseodymium in a Modulated Pyrochlore},
  author = {J. van Duijn and K. H. Kim and N. Hur and D. T. Adroja and F. Bridges and A. Daoud-Aladine and F. Fernandez-Alonso and R. Ruiz-Bustos and J. Wen and V. Kearney and Q. Z. Huang and S. -W. Cheong and S. Nakatsuji and C. Broholm and T. G. Perring},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1407.0661},
  year   = {2017}
}

备注

20 pages, 21 figures, submitted to PRB

调制烧绿石中镨的四极单态基态

摘要

关键词

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