准一维 钴氧化物的二维性

通过 $\mu^+$ 自旋旋转和松弛技术，我们研究了准一维（1D）钴氧化物 $AE_{n+2}$Co$_{n+1}$O$_{3n+3}$（$AE$=Ca、Sr 和 Ba，$n$=1、2、3、5 和 $\infty$）中的磁性，其中 1D CoO$_3$ 链被六条均匀分布的链构成 $ab$ 平面三角晶格。我们使用多晶体样品从室温降至 1.8 K 进行研究。对于 $n$=1 - 5 的化合物，横场 $\mu^+$SR 实验显示在约 100 K 以下存在磁相变。相变起始温度（$T_{\rm c}^{\rm on}$）随 $n$ 的增大而减小；从 $n$=1 时的 100 K 降至 $n$=5 时的 60 K。仅在 $n$=1（Ca$_3$Co$_2$O$_6$）样品中观察到受阻的 $\mu^+$ 自旋振荡，而其他三个样品即使在 1.8 K 仍仅表现为快速松弛。结合 susceptibility 测量结果，这表明 $n$=1 - 5 的所有化合物在 $T_{\rm c}^{\rm on}$ 以下形成二维短程反铁磁（AF）有序；但仅在 Ca$_3$Co$_2$O$_6$ 中在 25 K 以下形成准静态的长程 AF 有序。对于 BaCoO$_3$（$n$=$\infty$），随温度从 300 K 降低，出现 53 K 以下的 1D 铁磁（F）有序，在 15 K 处出现尖锐的 2D AF 相变。