面心立方晶格上的四极部分序与三重-q态

我们研究面心立方晶格上的$\Gamma_3$四极序。在立方对称性下，$\Gamma_3$四极矩在其自由能的均匀（$q=0$）扇区与X点$q=(2\pi,0,0),(0,2\pi,0)$和$(0,0,2\pi)$的三重-q扇区中具有独特的三次不变量。该立方各向异性与各向异性四极-四极相互作用之间的竞争对基态和有限温度下的相图造成了剧烈影响。我们展示了我们前期快报[J. Phys. Soc. Jpn. 90, 43701 (2021), arXiv:2102.06346]中报道的模型构建及其性质、相图以及各种三重-q四极序机制的细节。利用平均场方法，我们分析了一个四极交换模型，该模型由具有基态$\Gamma_3$非Kramers双重态和激发单态$\Gamma_1$的晶体电场方案构成。我们在四子晶格平均场近似中发现了多种三重-q序。一些四极部分序在较宽参数范围内以高于单-q序的相变温度被稳定。随着温度降低，这些部分序经历相变进入进一步对称性破缺的相，其中先前无序格点上出现了非零四极矩。平均场近似中获得的相通过唯象Landau理论进行了研究，其清楚地表明三次不变量对稳定三重-q态起重要作用。我们还讨论了其对近期若干f电子和d电子化合物实验的启示。