三角晶格反铁磁体 FeGa2S4 和 NiGa2S4 中的自旋动力学与自旋冻结
强关联电子
2015-06-11 v1
摘要
对准二维三角晶格自旋 S = 2 反铁磁体 FeGa2S4 进行了磁化率和缪子自旋弛豫 (muSR) 实验。muSR 数据显示，在 T* = 31(2) K 时出现冻结或近冻结自旋态的急剧 onset，该温度是自旋玻璃类冻结温度 T_f = 16(1) K 的两倍。磁化率在 T* 以下变得依赖于磁场，但在任何体性质中均未观察到急剧异常。在自旋 -1 同构物 NiGa2S4 的 muSR 数据中也观察到了类似的转变。在这两种化合物中，T* 以上的动态缪子自旋弛豫率 lambda_d(T) 与 Chubukov、Sachdev 和 Senthil 计算的二维阻挫量子反铁磁体重正化经典区域中的自旋 - 晶格弛豫吻合良好。没有确凿证据表明存在其他机制。在低温下，两种化合物中的 lambda_d(T) 均变得与温度无关，表明自旋动力学的持续存在。观察到两种化合物之间 lambda_d(T) 从 ~T_f 到 ~1.5T* 的标度行为。虽然仅凭 muSR 数据不能排除 T* 以下存在真正的静态自旋分量，但结合磁化率数据，它们与 T_f 和 T* 之间缓慢波动的“自旋凝胶”区域一致。这种区域以及 lambda_d(T) 在 T* 处不发散是两个非常规机制的特征：(1) Z_2 涡旋激发的束缚/解束缚，以及 (2) 非磁性自旋向列基态中的杂质自旋。FeGa2S4 磁化率在 T* 处缺乏急剧异常或历史依赖性，以及 NiGa2S4 中此类现象的微弱性，强烈暗示了向具有非常规动力学的低温相的转变。
引用
@article{arxiv.1208.2914,
title = {Spin dynamics and spin freezing in the triangular lattice antiferromagnets FeGa2S4 and NiGa2S4},
author = {Songrui Zhao and P. Dalmas de R/'eotier and A. Yaouanc and D. E. MacLaughlin and J. M. Mackie and O. O. Bernal and Y. Nambu and T. Higo and S. Nakatsuji},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.2914},
year = {2015}
}
备注
13 pages, 6 figures, accepted for publication in Physical Review B