用于模型二维量子海森堡反铁磁体的 Sr$_2$IrO$_4$/Sr$_3$Ir$_2$O$_7$ 超晶格

自旋-轨道纠缠的赝自旋有望产生从海森堡反铁磁体到 Kitaev 自旋液体等广泛的奇异磁性，具体取决于晶格和成键几何，但许多宿主材料存在晶格畸变，并由于固有的强赝自旋-晶格耦合而偏离理想模型。在此，我们报道了一种磁性超晶格的合成，该超晶格由 Ruddlesden-Popper 系列铱酸盐的单层（n=1）和双层（n=2）成员 Sr$_{n+1}$Ir$_{n}$O$_{3n+1}$ 沿 c 轴交替构成，并利用扫描透射电子显微镜、共振弹性和非弹性 X 射线散射、三次谐波产生测量和拉曼光谱对其晶格与磁结构进行了全面研究。该超晶格没有母体相中报道的结构畸变，并具有更高的点群对称性，同时保留了继承自母体相的磁序和赝自旋动力学，呈现出具有两种对称性不同磁序的两个磁相变。我们从拉曼光谱分析中推断出较弱的赝自旋-晶格耦合，并将其归因于受挫的磁-弹性耦合。因此，该超晶格表达了一个近乎理想的方晶格上有效自旋二分之一矩的网络。