偶极反铁磁体 DyScO$_3$ 中的慢自旋动力学与磁化量子隧穿

我们通过直流和交流磁化测量并结合经典蒙特卡洛计算，对 Ising 型偶极反铁磁体（AFM）DyScO$_3$ 的静态和动态磁性质进行了全面研究。我们的交流磁化率数据表明，磁动力学在 $T^* = 10$ K 时表现出从 Arrhenius 型机制到磁化量子隧穿（QTM）的明显 crossover。在 $T_{\mathrm{N}} = 3.2$ K 以下，DyScO$_3$ 以反铁磁 $GxAy$ 型磁结构有序化，且磁化动力学减慢至分钟时间尺度。低温磁化曲线表现出复杂的滞后行为，该行为强烈依赖于磁场扫描速率。我们证明，磁化曲线上的低场异常与变磁转变有关，而较高磁场下的滞后则是由强烈的磁卡效应引起的。我们的理论计算考虑了 Dy$^{3+}$ 矩之间的偶极相互作用，重现了 DyScO$_3$ 磁行为的基本特征。我们证明 DyScO$_3$ 代表了无机化合物的罕见例子，它在单离子水平上表现出 QTM，并且其磁有序源于经典偶极相互作用。