非无定式斜长石离子掺杂物 Tb$_2$Ir$_2$O$_7$ 的自旋动力学与可能的拓扑磁子

我们报告了对非无定式斜长石离子掺杂物 Tb$_{2+x}$Ir$_{2-x}$O$_{7-y}$ ($x \approx 0.25$) 单晶的共振无穷射散 (resonant inelastic X-ray scattering, RIXS) 研究。该材料在 $T_{\rm{N}}\simeq 50$ K 时发生磁性有序。我们发现，虽然 Tb 掺杂物的 Ir 位点处的自旋轨道耦合强度和 IrO$_6$ 八面体的三轴畸变，与其他斜长石离子掺杂物中获得的值相当。我们观察到一种在低能量下的传播性空洞磁子模式，并使用由 Heisenberg 交换 [$J = 16.2(9)$ meV] 和 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用 [$D = 5.2(3)$ meV] 组成的哈密顿量对其进行建模，显示尽管 Tb 掺杂物位于 Ir 位点，仍然表现出鲁棒的相互作用。 Strikingly，$D/J = 0.32(3)$ 的比值支持可能的非平凡拓扑磁子带交叉。该材料因此可能同时拥有费米子和玻色子拓扑，能够通过 $d-f$ 相互作用来操控电子和磁子拓扑带。