利用中子散射和机器学习框架研究4d-4f类伊辛双钙钛矿Ba2DyRuO6中的准粒子动力学

包含4d-4f相互作用的双钙钛矿为研究关联系统中的复杂磁性现象提供了一个平台。在此，我们通过飞行时间中子衍射、非弹性中子散射和理论建模，研究了迷人的双钙钛矿体系Ba$_2$DyRuO$_6$的磁基态和准粒子激发。据报道，化合物Ba$_2$DyRuO$_6$表现出单一的磁转变，这与该家族A$_2$RRuO$_6$（A = Ca/Sr/Ba）中大多数其他稀土成员形成鲜明对比，后者通常先表现出Ru离子的磁有序，然后是R离子的有序。我们的中子衍射结果证实，长程反铁磁序在$T_\mathrm{N} \approx 47$~K处出现，主要由4d-4f Ru$^{5+}$--Dy$^{3+}$交换相互作用驱动，其中Dy和Ru磁矩同时开始有序化。有序基态是具有伊辛特征的共线反铁磁体，在1.5~K时携带的有序磁矩为$\mu_{\mathrm{Ru}} = 1.6(1)~\mu_\mathrm{B}$和$\mu_{\mathrm{Dy}} = 5.1(1)~\mu_\mathrm{B}$。低温非弹性中子散射揭示了低于10~meV的清晰磁振子激发。对中子散射谱的SpinW建模证明了复杂的交换相互作用和磁各向异性的存在，后者决定了伊辛基态并解释了观测到的磁振子谱。结合中子散射和拉曼光谱，揭示了顺磁区Dy$^{3+}$在46.5和71.8~meV处的晶体电场激发。观测到的晶体电场能级通过与Dy$^{3+}$的$O_h$对称性一致的点电荷计算得以重现。一种互补的机器学习方法被用于分析声子谱并与中子散射数据进行比较。这些结果共同阐明了Ba$_2$DyRuO$_6$中声子和磁振子激发的起源及其在基态磁性中的作用。