Cr2BP3O12 的结构与磁性：迈向自旋 -3/2 交替链中的量子 - 经典交叉
强关联电子
2013-02-25 v2 材料科学
摘要
通过磁化率 chi(T) 测量、电子自旋共振、中子衍射、密度泛函理论 (DFT) 计算以及经典和量子蒙特卡洛 (MC) 模拟，研究了自旋 -3/2 海森堡系统 Cr2BP3O12 的磁学性质。chi(T) 在 85 K 处的宽峰以及 139 K 的反铁磁 Weiss 温度表明其具有低维磁行为。在 TN = 28 K 以下，Cr2BP3O12 呈反铁磁有序，传播矢量 k = 0，有序磁矩为 2.5 muB/Cr。包含 DFT+U 和杂化泛函的 DFT 计算得出了具有交替最近邻耦合 J1 和 J1' 的自旋链微观模型。这些链通过两个强度相似（约 1-2 K）但符号不同（反铁磁和铁磁）的不等价链间交换作用耦合。 resulting 自旋晶格为准一维且无挫败。量子 MC 模拟显示，当参数 J1 ~= 50 K 且 J1'/J1 ~= 0.5 时，与实验数据吻合极好。因此，Cr2BP3O12 接近自旋 -3/2 键交替海森堡链的无能隙临界点 (J1'/J1 = 0.41)。通过量子和经典 MC 模拟探讨了经典近似方法的适用范围，并讨论了对广泛低维 S = 3/2 材料的启示。
引用
@article{arxiv.1211.1260,
title = {Structure and magnetism of Cr2BP3O12: Towards the quantum-classical crossover in a spin-3/2 alternating chain},
author = {O. Janson and S. Chen and A. A. Tsirlin and S. Hoffmann and J. Sichelschmidt and Q. Huang and Z. -J. Zhang and M. -B. Tang and J. -T. Zhao and R. Kniep and H. Rosner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1211.1260},
year = {2013}
}
备注
Published version: 13 pages, 7 figures, 5 tables + Supplementary information