四方双钙钛矿 Sr$_2$CuWO$_6$ 中的自旋波激发

Sr$_2$CuWO$_6$ 是一种双钙钛矿，被认为处于二维与三维磁性之间的边界，具有 $S=\frac{1}{2}$ Cu$^{2+}$ 离子的平方晶格。我们利用非弹性中子散射研究了该体系的自旋波激发，以探明其随温度变化的演化规律，并获取磁交换相互作用的信息。我们在 $6$~K 下观察到明确的色散自旋波模，这些模在磁有序温度 $T_N=24$~K 以上部分存活。采用线性自旋波理论确定了交换相互作用，揭示其本质为高度二维。本文给出了密度泛函理论计算，支持了此实验发现，这与先前关于磁相互作用的第一性原理（ab-initio）研究相反。我们的分析确认，在四方 $ab$ 面内，最强的不是最近邻相互作用，而是次近邻相互作用。低入射能量测量揭示了 $T_N$ 以下打开一个 $0.6(1)$~meV 的能隙，这表明存在沿 $\hat{\mathbf{a}}$ 方向的易轴形式的极弱单离子各向异性项。