PrV$_2$Al$_{20}$的三重-$q$四极-八极序情景

我们提出新颖的三重-${\bm q}$多极序，作为四极系统PrV$_2$Al$_{20}$中两个不同低温对称性破缺相的可能候选。对[111]磁场下实验的分析表明，较低温度相中的铁八极矩源于反铁八极相互作用。我们证明三重-${\bm q}$多极序可解决这一看似矛盾的问题。四极矩的各向异性稳定了三重-${\bm q}$序，并进一步导致向具有三重-${\bm q}$八极矩的共存相的第二次相变。由三重-${\bm q}$分量构成的四极矩立方不变量及其自由能中与八极矩的特征耦合起重要作用。我们通过平均场近似分析了多极交换模型，并讨论了温度与磁场相图。许多微观结果，如相图中相的数目与临界场大小，均与PrV$_2$Al$_{20}$的实验定性一致。