偶极-八极烧绿石磁体Ce$_2$Hf$_2$O$_{7}$在外加磁场中的热力学性质

最近发现的偶极-八极烧绿石磁体Ce$_2$Hf$_2$O$_7$是一种有前景的三维量子自旋液体候选材料，在低温下没有显示出任何有序迹象。磁场中的低能有效赝自旋-1/2描述由XYZ哈密顿量和塞曼项表征，其中赝自旋的偶极局域$z$分量与外加磁场的局域$z$分量耦合，而赝自旋的局域$x$和$y$分量由于其八极特性而保持退耦。使用V. Poree等人（arXiv:2305.08261, 2023）确定的有效哈密顿量参数，可以重现显著的实验特征，例如比热和磁化数据以及中子散射中看到的连续态。在这里，我们通过比热测量和使用数值方法的拟合，研究了沿全局[110]方向施加磁场的热力学响应，并使用中子衍射解析了相应的磁结构。中等磁场下的比热数据得到了很好的重现，然而，在高场下，一致性并不令人满意。我们特别观察到了熵的两步释放，这一发现要求对理论和实验进行重新审视。我们在三种可能情景的框架内对其进行了讨论，包括对不限于二维单离子双态子空间的晶体场哈密顿量的分析。我们最终排除了其中两种情景，并发现与一个关于磁场方向相对于晶体方向未对准的简单模型定性一致。我们讨论了我们的发现对[111]方向施加磁场以及未来对Ce$_2$Hf$_2$O$_7$及其类似化合物实验的意义。