半掺杂双层锰氧化物的自旋激发：中间相

半掺杂锰氧化物的基态涉及复杂的自旋、电荷和轨道有序，实验上难以辨别。本文通过理论分析半掺杂双层Pr(Ca$_{0.9}$Sr$_{0.1}$)$_2$ Mn$_2$O$_7$的自旋涨落谱，以深入了解其电子基态。利用线性自旋波近似，我们计算了一族局域自旋模型的磁振子色散，这些模型可以描述半掺杂锰氧化物基态提出的几种相，包括Efremov等人[Nat.Mats. 3, 853, (2004)]提出的中间相及其特例，对应于Goodenough的CE相[Phys. Rev. 100, 564, (1955)]和Zener极化子或二聚体相。当基态假设为广义的Goodenough CE相，且Mn电荷歧化在实验预期范围内时，理论与实验吻合良好。作为改进对间隙附近测量的上下磁振子分支拟合的关键要素，我们确定了平面Mn锯齿链之间的两个次近邻交换相互作用，每种Mn离子各一个。基于这一发现，我们重新审视了层状相关化合物的磁激发，重点关注上磁振子分支。这里我们证明，它们的测量将为明确识别层状半掺杂锰氧化物中的基态提供关键。