多铁性 TbMnO$_3$ 序参数的 X 射线共振散射研究

我们报告了对多铁性化合物 TbMnO$_3$ 的广泛调查。非共振 X 射线磁散射 (NRXMS) 揭示了占主导地位的 $A$ 型畴。与非共线磁序相关的强度和波矢的温度依赖性被发现与中子散射数据吻合良好。XRS 实验在高温共线相、中温螺旋/铁电相和低温相中，分别在 Mn $K$ 边和 Tb $L_3$ 边附近进行。在共线相中，在 Mn $K$ 边发现了与 $A$ 型以及 $F$ 型峰相关的共振 $E1-E1$ 卫星峰。$F$ 型卫星峰的方位角依赖性（及其在 NRXMS 实验中的缺失）表明它们最可能源于非磁性机制。我们推测它们可能与诱导电荷多极子有关。在 Tb $L_3$ 边，在共线相中观测到了共振 $A$ 型和 $F$ 型卫星峰 ($E1-E1$)。我们将这些归因于 Mn 子晶格的有序化对 Tb 5$d$ 态的极化作用。在螺旋/铁电相中，出现了一组对应于 $C$ 型序的新共振卫星峰。这些峰仅出现在 Tb $L_3$ 边。除了在 $\sigma-\pi^\prime$ 通道中存在主导的 $E1-E1$ 分量外，在前边区还发现了一个较弱的具有 $\sigma-\sigma^\prime$ 偏振的分量。使用 $FDMNES$ 代码进行的 XRS 计算表明，出现在铁电相中的 Tb $L_3$ $C$ 型峰的未旋转 $\sigma-\sigma^\prime$ 分量包含来自一个对空间和时间均为奇宇称的多极子的贡献，该多极子在不同语境下被称为环偶极子 (anapole)。