层状钙钛矿 LaSrCoO$_4$ 中由随机磁各向异性驱动的相变

迄今为止，揭示 LaSrCoO$_4$（Co$^{3+}$）中磁有序本质的尝试成效有限，该化合物介于反铁磁性（AFM）La$_2$CoO$_4$（Co$^{2+}$）与铁磁性（FM）Sr$_2$CoO$_4$（Co$^{4+}$）之间。本报告中，对单相 LaSrCoO$_4$ 的直流磁化与交流磁化率（ACS）的详尽研究结果，为在 T$_{c}$ = 220.5 K 发生的热力学顺磁（PM）-铁磁（FM）相变提供了确证，并在较低温度（T$_{g}$ = 7.7 K）经历向团簇自旋玻璃（CSG）态的相变。对 T$_{c}$ 附近临界区域的低场 Arrott 图等温线，依据 Aharony-Pytte 标度状态方程的分析清楚表明，PM-FM 相变基本上由随机磁各向异性（RMA）驱动。在温度低于 $\approx$ 30 K 时，足够强的 RMA 通过将无限 FM 网络破碎为有限尺寸的 FM 团簇而破坏长程 FM 有序，并通过促使有限 FM 团簇在随机取向下冻结，在温度 T $\lesssim$ 8 K 形成 CSG 态。单离子磁晶各向异性（因而 RMA）随温度降低而增强，这被认为反映了低自旋（LS）Co$^{3+}$ 离子数以高自旋（HS）Co$^{3+}$ 离子数为代价而增加。在中等温度（30 K $\lesssim T \lesssim$ 180 K），自旋动力学来自无限 FM 网络（由单一各向异性能垒支配的快速弛豫）与有限 FM 团簇（由于层级能垒导致的极慢拉伸指数弛豫）的贡献。