自旋轨道耦合的 Jeff=1/2 畸变蜂窝磁体 BiYbGeO5 中的量子无序基态

我们描绘了强自旋轨道耦合的畸变蜂窝晶格反铁磁体 BiYbGeO$_{5}$ 中的量子磁性。我们的磁化强度与热容测量表明，其低温行为可以由 Yb$^{3+}$ 的有效 $J_{\rm eff}=1/2$ Kramers 双重态很好地描述。其基态是非磁性的，具有微小的自旋能隙。假设存在具有各向异性交换相互作用 $J_{\rm Z} \simeq 2.6$~K 和 $J_{\rm XY} \simeq 1.3$~K 的孤立自旋二聚体，温度依赖的磁化率、等温磁化曲线和热容可以得到很好的建模。缪子自旋弛豫支持的热容测量表明，在零场和施加磁场下，至少低至 80\,mK 时均不存在磁长程有序。这使得 BiYbGeO$_5$ 不同于具有 unusual regime of magnon Bose-Einstein condensation 的 Yb$_2$Si$_2$O$_7$，并表明二聚体间耦合可以忽略，尽管蜂窝晶格仅发生了微弱的结构形变。