双钙钛矿铱酸盐 A2BIrO6（A = Ba, Sr；B = Lu, Sc）中自旋轨道耦合控制的基态

具有 5$d^4$ 电子构型的铱酸盐近来备受关注，因为有报道称其存在磁有序基态，尽管长期以来人们预期其强自旋轨道耦合会为每个 Ir$^{5+}$ 离子产生 $J = 0$ 的电子基态。先前研究的主要焦点是双钙钛矿铱酸盐 Ba$_2$YIrO$_6$ 和 Sr$_2$YIrO$_6$，其基态性质（即有序 vs 非磁性）仍存在争议。在此，我们展示了对相关双钙钛矿铱酸盐 Ba$_2$LuIrO$_6$、Sr$_2$LuIrO$_6$、Ba$_2$ScIrO$_6$ 和 Sr$_2$ScIrO$_6$ 的中子粉末衍射、高能量分辨率荧光探测 X 射线吸收谱（HERFD-XAS）、共振非弹性 X 射线散射（RIXS）、磁化率以及缪子自旋弛豫数据，使我们能获得对该材料家族电子与磁性质的普遍理解。我们的 HERFD-XAS 与 RIXS 测量确立了所有情况下 Ir$^{5+}$ 离子的 $J = 0$ 电子基态，其洪德耦合 $J_{\rm H}$ 与自旋轨道耦合常数 $\lambda_{\rm SOC}$ 取值相近。我们的块体磁化率与缪子自旋弛豫数据未发现长程磁有序或自旋冻结的证据，但确实揭示了与 extrinsic 局域磁矩一致的弱磁信号。我们的结果表明，大的 $\lambda_{\rm SOC}$ 是 5$d^4$ 双钙钛矿铱酸盐中实现的电子与磁基态的关键驱动力，这与传统认知吻合良好。