SmMgAl11O19 中强淬灭的 Kramers 双重态磁性

我们报告了在稀土六铝酸盐 SmMgAl$_{11}$O$_{19}$ 上的磁化率、等温磁化和比热测量，其中 Sm$^{3+}$ 在三角晶格上实现了一个强淬灭的 Kramers 双重态，具有异常微弱的净交换能标。Curie--Weiss 分析给出了强烈减小的基态双重态 $g$ 因子，$g_{ab}\simeq 0.65$ 和 $g_{c}\simeq 0.70$。这表明低温响应主要由单离子物理决定，即由晶体场劈裂和 $J$ 多重态混合共同对 Sm$^{3+}$ 矩进行重整化，而非集体交换。对于 $H \parallel c$，比热在低至 0.35~K 时未显示 $\lambda$ 型反常，而是演变为一个明确定义的双能级 Schottky 峰，其能隙随磁场线性增长，得出 $g_c\simeq0.62$ 并在强场下恢复几乎全部的 $R\ln2$，从而证实了在 $T\lesssim10$~K 时有效 $S_{\mathrm{eff}}=\tfrac12$ Kramers 双重态的描述。总而言之，这些结果确立了 SmMgAl$_{11}$O$_{19}$ 作为一种弱交换、近乎单离子的三角 Kramers 磁体，其中阻挫产生了一个各向异性的低场关联体系，但未诱导出长程有序。