三角晶格稀土磁体中晶体电场效应与量子磁模型参数的系统性提取

理论量子磁学与实验量子磁学交叉的一个主要目标是研究奇异自旋态,最著名的是量子自旋液体(QSLs)。磁性稀土离子超越了海森堡反铁磁体中几何阻挫的简单范式,引入了相互竞争的能量尺度,尤其其强自旋轨道耦合产生多重劈裂的晶体电场(CEF)能级,导致具有内禀阻挫的各向异性有效自旋模型。尽管稀土 delafossites 具有三角晶格几何,并因此作为承载自旋-1/2 QSL 物理的候选者近期受到关注,但从初始的多参数 CEF 谱中可靠提取有效自旋模型是一个难题。以 CsYbSe2 为例,我们展示了通过将这些系数转化为具有直接物理诠释的参数,来明确提取支配 Yb^{3+} 完整 CEF 谱的 Stevens 算符系数。具体而言,我们结合低场磁化率测量与高达 60 T 场中的共振扭力磁强法实验,确定了足够数量的物理参数——有效塞曼劈裂、各向异性 van Vleck 系数与磁向系数——使得 Stevens 算符系数集合唯一。我们对 Kramers 双重态塞曼劈裂的强修正作为 van Vleck 系数的关键识别,对所有各向异性磁化率测量的解释具有直接影响。我们的结果使我们能够确定 CsYbSe2 有效自旋-1/2 模型的性质与有效性,为三角晶格上此类模型的理论研究提供输入,并为在稀土化合物中实现磁阻挫与候选 QSL 体系的路径提供额外的材料洞察。