采用密度泛函理论加在位排斥（$U$）方法研究了焦绿石氧化物Cd $_2$ Os $_2$ O $_7$的电子和磁性，绘制了$U$的基态相图.我们得出结论：在很宽的$U$范围内，全进/全出非共线磁序是稳定的.我们还表明，易轴各向异性所产生的自旋轨道（SO）耦合起着重要的作用，在稳定的全进/全出磁秩序。一个\textit{pseudo gap}附近的反铁磁金属和绝缘相之间的过渡观察。最后，我们讨论了在实验中观察到的奇特的低温（$T$）性能的可能来源。
英文摘要：
We investigated the electronic and magnetic properties of the pyrochlore oxide Cd$_2$Os$_2$O$_7$ using the density-functional theory plus on-site repulsion ($U$) method, and depict the ground-state phase diagram with respect to $U$. We conclude that the all-in/all-out non-collinear magnetic order is stable in a wide range of $U$. We also show that the easy-axis anisotropy arising from the spin-orbit (SO) coupling plays a significant role in stabilizing the all-in/all-out magnetic order. A \textit{pseudo gap} was observed near the transition between the antiferromagnetic metallic and insulating phases. Finally, we discuss possible origins of the peculiar low-temperature($T$) properties observed in experiments.
First-principles insights into f magnetism, a case study on some magnetic pyrochlores
采用第第一性原理计算研究了A $_2$ Ti $_2$ O $_7$（A=Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Yb）磁性烧绿石氧化物的f磁性. Hubbard U参数和相对论自旋轨道修正的应用，更准确地描述了系统的电子结构。认为第一性原理研究此类系统的主要障碍是其电子组态的多极小解。在所研究的高温超导体中，Gd $_2$ Ti $_2$ O $_7$表现出最少的多极小问题。应用晶体电场理论对自旋和轨道矩的计算值与实验值进行了唯象比较。
Fragile singlet ground state magnetism in pyrochlore osmates R2Os2O7 (R=Y and Ho)
用直流磁化率、交流磁化率、比热容和中子粉末衍射方法研究了烧绿石锇酸盐Y $_2$ Os $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Os $_2$ O $_7$的单重基态磁性。尽管预期的非磁性单线态在强自旋轨道耦合（SOC）限制为Os $^{4+}$（$5d^4$），Y $_2$ Os $_2$ O $_7$表现出自旋玻璃（SG）基态低于4 K弱磁性，这表明可能接近量子相变之间的非磁性状态在强SOC限制和磁性状态在强超交换限制。Ho $_2$ Os $_2$ O $_7$具有与Y $_2$ Os $_2$ O $_7$相同的结构畸变。而Ho $_2$ Os $_2$ O $_7$中的Os亚晶格在低于36K时表现出长程磁有序。Y $_2$ Os $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Os $_2$ O $_7$之间的磁性基态的显著差异表明$R_2$ Os $_2$ O $_7$中的单重态基态磁性是脆弱的，并且可以被弱$4f-5d$相互作用干扰。
Evolution of structure and magnetism across the metal-insulator transition in the pyrochlore iridate $($Nd$_{1-x}$Ca$_x)_2$Ir$_2$O$_7$
我们报告的演化的热金属绝缘体转变的多晶样品的Nd $_2$ Ir $_2$ O $_7$空穴掺杂后，通过取代Nd $^{3+}$的Ca $^{2+}$。Ca取代介导的填充控制莫特样过渡，最小的可分辨的结构变化，而不改变网站的对称性。局部结构证实，Ca取代不会导致局部化学相分离，吸收光谱确定，Ir阳离子保持自旋轨道纠缠的电子配置。的金属-绝缘体的转变与反铁磁有序的Ir亚晶格上的所有测量的样品相一致，都降低了起始温度与Ca含量。弱低温上升的磁化率和电阻率的样品与高钙含量表明，钕亚晶格反铁磁性继续耦合到金属制度的载体。
Universal Dynamic Magnetism in Yb-Pyrochlores with Disparate Ground States
Yb_2B_2O_7（B = Sn，Ti，Ge）烧绿石型镱磁体的结构可用S_eff = 1/2的量子自旋来描述，该量子自旋由角共享四面体网络构成，并通过各向异性交换相互作用。在结构上，只有非磁性B位阳离子，因此主要是晶格参数，在整个系列中发生变化。尽管如此，一系列的磁性行为被观察到：在Yb 2 Ti 2 O 7和Yb 2Sn 2 O 7的低温磁性具有铁磁性的字符，而Yb 2Ge 2 O 7在低温下显示反铁磁有序的Neel状态。虽然静态性质的镱焦散石是不同的，非弹性中子散射测量揭示了一个共同的特点，他们的异国情调的自旋动力学。所有三种镱高温超导体都显示出无隙连续的自旋激发，类似于低Q下的过阻尼铁磁自旋波。此外，该系列的比热也遵循一个共同的形式，即在T_C或T_N处先有一个宽的高温异常，然后有一个急剧的低温异常。我们报告的新型自旋动力学仅与宽比热异常密切相关，在急剧异常中保持不变。这一结果表明，与锐异常有关的镱辉石岩的主要序参量是“隐藏的”，而不是简单的磁偶极子序。
The Evolution of Magnetism in a Thin Film Pyrochlore Ferromagnetic Insulator
Harvard University（哈佛大学）；The Rowland Institute at Harvard（哈佛罗兰研究所）；Leibniz Institute for Crystal Growth（莱布尼茨晶体生长研究所）；EOT GmbH – Coherent（EOT有限公司-相干公司）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory（先进光子源，阿贡国家实验室）；Diamond Light Source（钻石光源）；Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory（先进光源，劳伦斯伯克利国家实验室）
The bixbyite framework as a platform for frustrated noncollinear magnetism: resolving the magnetic ground state of $β$-Fe$_2$O$_3$
Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC)（巴塞罗那材料科学研究所）；Palacky University（帕拉茨基大学）；Czech Advanced Technology and Research Institute（捷克先进技术与研究院）；VSB-Technical University of Ostrava（俄斯特拉发理工大学）；University of Pardubice（帕尔迪比采大学）；CELLS-ALBA Synchrotron（CELLS-ALBA同步辐射光源）
Effect of carrier concentration on magnetism and magnetic order in the pyrochlore iridates
我们目前的电阻率，磁化强度和零场μ子自旋弛豫（$μ$ SR）数据的烧绿石铱酸盐材料Nd $_{2-x}$钙$_{x}$ Ir $_{2}$ O $_{7}$（$x = 0, 0.06$，和$0.10$）和Sm $_2$ Ir $_2$ O $_7$。而Nd $_{2}$ Ir $_{2}$ O $_{7}$（Nd 227）是弱导电的，Sm $_{2}$ Ir $_{2}$ O $_{7}$（Sm 227）在低温下具有缓慢发散的电阻率。Nd 227和Sm 227分别在$T_{M} = 105 K$和$137 K$处表现出磁异常。然而，零场$μ$ SR测量表明，在更低的温度下（$T_{LRO} \sim 8 K$为Nd 227，$70 K$为Sm 227），Ir $^{4+}$亚晶格的长程磁序集;这两种材料都显示出严重阻尼的μ子进动，特征频率接近9 MHz。在Nd 227中的$T_{M}$处的磁异常不受在导电Nd $_{2-x}$ Ca $_{x}$ Ir $_{2}$ O $_{7}$样品中通过Ca取代引入空穴载流子的显著影响，但是μ子旋进对于两者都被完全抑制。
Evolution of structure, magnetism and electronic transport in doped pyrochlore iridate Y$_2$Ir$_{2-x}$Ru$_{x}$O$_7$
在铱氧化物中，自旋轨道耦合（SOC）和电子关联（$U$）之间的相互作用被认为是许多奇异现象的原因。我们研究了烧绿石铱酸盐Y $_2$ Ir $_{2-x}$ Ru $_{x}$ O $_7$的结构、磁性和电子性质的演变，其中Ru的取代旨在调节这种相互作用。Ru替代不引入任何结构相变，然而，我们确实观察到晶格参数随掺杂水平$x$的演变。X射线光电子能谱（XPS）研究表明，Ru取代了Ru $^{4+}$的电荷状态，取代了Ir的$^{4+}$。磁化强度数据揭示了磁性不可逆性的发生和磁矩的减少与Ru的逐步取代。这些材料显示出非平衡的低温磁状态所揭示的磁弛豫数据。有趣的是，我们发现磁弛豫速率随着Ru的取代而增加。电阻率在整个温度范围内均表现出绝缘特性，但随着Ru的替代，电阻率降低。所有材料的电子传导性质都遵循幂律行为。
Field-tunable toroidal moment and anomalous Hall effect in noncollinear antiferromagnetic Weyl semimetal Co1/3TaS2
将磁性与能带拓扑结构相结合，提供了各种新颖的相位，这在其他方面是不可能的。其中，非共线金属反铁磁体因其不同的磁基态而具有丰富的拓扑物理性质。然而，由于缺乏合适的材料，特别是三角晶格反铁磁体，只有很少的实验研究。在这里，我们报告，金属三角形反铁磁体Co 1/3 TaS 2表现出大量的异常霍尔效应（AHE）有关的非共线磁序。我们的第一性原理计算发现，沙漏外尔费米子从非对称对称触发AHE。我们进一步表明，AHE在Co 1/3 TaS 2的特点是由环向力矩，一个涡旋状的多极分量，产生的手征晶格和几何挫折的组合。最后，不寻常的磁场可调性的环矩把Co 1/3 TaS 2作为一个罕见的例子，非共线金属反铁磁体充满有趣的磁性和拓扑性质。
Spin-orbit-entangled $J_{\rm eff}=\frac{1}{2}$ magnetism and unconventional spin freezing in the bond-disordered pyrochlore antiferromagnet NaCdCo$_2$F$_7$
Charles University（查理大学）；Japan Atomic Energy Agency（日本原子能机构）；ALBA Synchrotron Light Source（阿尔巴同步辐射光源）；ISIS Neutron and Muon Source, Rutherford Appleton Laboratory, Science and Technology Facilities Council（ISIS中子与μ子源，卢瑟福阿普顿实验室，科学与技术设施委员会）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)（德累斯顿-罗斯多夫赫尔霍兹中心）
Traversing the pyrochlore stability diagram; microwave-assisted synthesis and discovery of mixed B-site Ln$_2$InSbO$_7$ family
镧系烧绿石氧化物Ln $_2$ B $_2$ O $_7$是凝聚态物理中研究最深入的一类材料之一，被牢固地集中为阻挫磁性的支柱之一。火辉石广泛的化学多样性，加上其固有的几何挫折，使实现了广泛的异国情调和复杂的磁基态。因此，新的烧绿石成分的发现一直是一个持续的主题，继续推动该领域在令人兴奋的方向。最近的重点是混合B-网站pyrophores提供了一个独特的路线，调整本地的配位化学和立体，同时保持名义上的原始磁子晶格。在这里，我们提出了一个广泛的概述烧绿石稳定领域，整合最近的合成工作在混合B-网站系统与历史上建立的Ln $_2$ B $_2$ O $_7$家族。同时，我们提出了发现和合成的整个Ln $_2$ InSbO $_7$家庭（Ln：La，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu）位于边界附近的烧绿石稳定场使用快速，混合mechanicchemical/微波辅助合成技术。对整个化合物类的磁性表征与锡酸盐类似物有着惊人的相似之处，这表明这些化合物可能具有广泛的奇异磁性基态。
Nonmagnetic substitution in pyrochlore iridate Y$_2$(Ir$_{1-x}$Ti$_{x}$)$_2$O$_7$: Structure, magnetism and electronic properties
自旋-轨道耦合和电子相关效应的调谐被认为是许多有趣的现象。我们研究了掺杂Y-$_2$的结构、磁性和电子性质的温度演化（Ir $_{1-x}$ Ti $_{x}$）$_2$ O $_7$（$x$ = 0.0，0.02，0.05，0.10和0.15），其中钛的取代$^{4+}$ Ir $^{4+}$（5 $d^5$）的（3 $d^0$）相当于磁网络的稀释和以相反的方式调节这些参数。该系统保持其原有的结构对称性，但局部结构参数显示出与Ti含量的演变。而磁性转变温度没有很大的影响，磁矩和磁阻挫随着Ti掺杂降低。磁弛豫测量表明，母体化合物Y $_2$ Ir $_2$ O $_7$及其钛掺杂类似物均处于非平衡磁状态，磁弛豫速率随钛的增加而增加。温度依赖的拉曼测量表明结构对称性没有变化，然而，在整个磁转变温度的异常观察到A $_{1g}$拉曼模式。依赖于温度的X射线衍射数据也支持拉曼光谱数据，然而，观察到晶格参数随温度的演变。Y $_2$（Ir $_{1-x}$ Ti $_{x}$）$_2$ O $_7$系列的电阻率数据在整个温度范围内表现出绝缘行为，然而，电阻率随着Ti掺杂而降低。电荷传导的性质被发现在整个系列遵循幂律行为，但该模型的有效性随温度而变化。在低温下观察到了负的磁电阻效应，并用弱局域机制解释了这一现象。与其他Ir基氧化物类似，在本系统中已经观察到从负到正MR的交叉。
Monopole matter from magnetoelastic coupling in the Ising pyrochlore
烧绿石氧化物晶格上的伊辛模型通常与自旋冰材料和“磁单极子”有关。越来越多的影响连接磁性和弹性自由度的报告，这些和其他相关的挫折材料。在这里，我们扩展了自旋冰哈密顿量，包括自旋和O $^{-2}$离子介导的超交换之间的耦合，我们称之为磁弹性自旋冰模型（MeSI）。人们一直在寻找一个模型，在这个模型中，磁单极子会自发地成为新基态的基石：MeSI哈密顿量就是这样一个模型。尽管它的简单和经典的方法，它描述（自旋和氧晶格）的双层结晶观察Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$。值得注意的是，单单极子的偶极电矩作为磁性的探针出现。作为一个例子，我们表明，在原则上，可以检测到与库仑相位相关的夹点与O $^{-2}$ -离子位移。
Vacancy defects and monopole dynamics in oxygen-deficient pyrochlores
自旋冰中的磁单极子的想法在中温下取得了很大的成功，但在低温下，仅仅用磁动力学的描述是不够的。最近，数值模拟被用来争论磁性杂质通过在系统中引入剩余电阻的磁性等效物来解释这种差异。在这里，我们提出，氧的缺乏是主要原因的磁性杂质在生长的样品，我们确定的缺陷结构和磁性的Y2 Ti 2 O（7-δ）的漫中子散射和磁化测量。这些缺陷通过氧退火消除。氧空位的引入导致Ti 4+转变为具有淬灭轨道磁性的磁性Ti 3+，但浓度非常低。在自旋冰材料Dy 2 Ti 2 O 7中，我们发现相同的氧空位缺陷抑制了相邻稀土站点上的时刻，并且这些磁扭曲在亚开尔文温度下显着减缓了长时间的磁动力学。
Spin dynamics in the pyrochlore iridate, Er2Ir2O7, investigated by muSR spectroscopy
建立对稀土烧绿石铱酸盐A2 Ir 2 O 7的复杂磁性的全面理解是凝聚态物理中的一个持续的问题。两个相互渗透和相互作用的挫折磁性烧绿石亚晶格的可能性，与强自旋轨道耦合的5d Ir 4+离子，本身的潜在的电子和磁状态的广泛阵列。在本文中，我们提出了纵向场和零场μ SR测量Er 2 Ir 2 O 7。Er_2Ir_2O_7的μ SR响应主要由Er ~（3+）（J = 15/2）矩的强涨落场控制，在T = 15 K时出现拟合弛豫率λ_2的峰值。muSR光谱显示只是微弱的签名的Ir过渡，很容易被抑制在施加的纵向场，然而，完全去耦的μ子从本地磁场没有实现，即使在施加的领域高达3千克。
Robust noncoplanar magnetism in band filling-tuned (Nd$_{1-x}$Ca$_x$)$_2$Mo$_2$O$_7$
在金属烧绿石Nd $_2$ Mo $_2$ O $_7$中，导电钼子晶格采用倾斜但几乎共线的铁磁有序，具有非零标量自旋手征。化学势可以通过用Ca $^{2+}$取代Nd $^{3+}$来控制，同时仅向导电状态引入最小的额外无序。在这里，我们证明了倾斜的铁磁状态的稳定性，包括钼自旋的倾斜角，在（Nd $_{1-x}$ Ca $_{x}$）$_2$ Mo $_2$ O $_7$（NCMO）与$x\le 0.15$使用磁化率测量。Mo-Mo和Mo-Nd磁耦合在$x=0.22$以上都改变了符号，在那里倾斜的铁磁态让位于自旋玻璃金属区。系统地分离了两种磁性亚晶格对居里-外斯定律的贡献。
Muon diffusion and electronic magnetism in Y$_2$Ti$_2$O$_7$
我们报道了Y $_2$ Ti $_2$ O $_7$单晶中的$μ$ SR研究。我们观察到缓慢的局部场波动在低温下，随着温度的升高，变得更快。我们的分析表明，μ子扩散是存在于这个系统中，并成为小低于40 K，因此不相干。观察到一个令人惊讶的强电磁信号，具有典型的μ子热扩散到低于$\approx 100$ K的磁陷阱，并从他们释放高于这个温度的功能。我们将陷阱归因于稀释极限中的Ti $^{3+}$缺陷。我们的观察结果与关于$R_2$ Ti $_2$ O $_7$的持续自旋动力学争论及其晶体质量高度相关。
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Queen Mary University of London（伦敦玛丽女王大学）；Waterloo Institute for Nanotechnology, University of Waterloo（滑铁卢大学纳米技术研究所）；Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）
