NiGa$_2$S$_4$ 二维阻挫磁性中的自旋依赖杂质效应

研究了杂质对三角反铁磁体 Ni$_{1-x}M_x$Ga$_2$S$_4$（$M=$ Mn, Fe, Co 和 Zn）的影响。NiGa$_2$S$_4$ 的二维冻结自旋无序态对于 Zn$^{2+}$ ($S=0$) 和海森堡 Fe$^{2+}$ ($S=2$) 自旋的取代是稳定的，并表现出由 Weiss 温度标度的 $T^2$ 依赖磁比热。相比之下，具有 Ising 类各向异性的 Co$^{2+}$ ($S=3/2$) 自旋和海森堡 Mn$^{2+}$ ($S=5/2$) 自旋的取代会诱导常规自旋玻璃相。通过这些对比，表明整数大小的海森堡自旋对于稳定在冻结自旋无序态中观察到的二维相干行为至关重要。