具有可能轨道液体态的受阻挫量子自旋系统 CuAl2O4 中的自旋玻璃行为
强关联电子
2017-03-08 v1 材料科学
摘要
CuAl2O4 是一种具有量子自旋（Cu2+ 的 S=1/2）的正尖晶石氧化物。一个相当独特的特点是 CuAl2O4 的 Cu2+ 离子位于四面体位置，而不像许多氧化物中通常的八面体位置。在低温下，它表现出量子自旋玻璃的所有热力学证据。例如，多晶 CuAl2O4 在低场直流磁化数据中显示以 ~2 K 为中心的尖峰，在交流磁化率中显示清晰的频率依赖性，同时磁化时间依赖性显示对数弛豫行为。同时，热容在 ~2.3 K 处有峰值，随磁场向高温移动。另一方面，当从 40 K 冷却到 0.4 K 时，高分辨率中子粉末衍射数据中没有新超晶格峰的证据。这意味着直到 0.4 K 没有长程磁有序，从而确认 CuAl2O4 的自旋玻璃状基态。有趣的是，尽管 Cu2+ 是 Jahn-Teller 活性离子，也没有结构畸变迹象。因此，我们断言轨道液体态是 CuAl2O4 最可能的基态。进一步有趣的是，它还表现出大的阻挫参数 f = Theta_CW/Tm ~67，是尖晶石氧化物中报道的最大值之一。我们的观察表明，CuAl2O4 应是一个罕见的受阻挫量子自旋玻璃例子，且是轨道液体态的良好候选者。
引用
@article{arxiv.1701.08272,
title = {Spin glass behavior in frustrated quantum spin system CuAl2O4 with a possible orbital liquid state},
author = {R. Nirmala and Kwang-Hyun Jang and Hasung Sim and Hwanbeom Cho and Junghwan Lee and Nam-Geun Yang and Seongsu Lee and R. M. Ibberson and K. Kakurai and M. Matsuda and S. -W. Cheong and V. V. Gapontsev S. V. Streltsov and Je-Geun Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.08272},
year = {2017}
}
备注
J. Phys. Condens Matter (accepted): 20 pages, 4 figures, 1 Table