研究了稀土烧绿石磁体中含有低能费米子准粒子的均匀时间反演不变的$U(1)$量子自旋液体(QSL),并利用增广费米子平均场论方法研究了其磁不稳定性.自洽的计算稳定一个统一的$U(1)$ QSL与带隙和无隙部分子激发,以及在实验相关的部分相图附近的经典相边界的磁有序相的磁有序相的分馏。带隙的QSL具有带结构和非零的$Z_2$拓扑不变量。分馏磁有序相承担签名QSL通过费米子激发以及磁秩序。这为理解低/零外磁场下Yb $_2$ Ti $_2$ O $_7$、Er $_2$ Sn $_2$ O $_7$和Er $_2$ Pt $_2$ O $_7$等稀土高温超导体的非常规中子漫散射提供了可能途径。我们通过计算动态自旋结构因子来理解扩散双粒子连续谱的性质。
英文摘要:
We study the uniform time reversal invariant $U(1)$ quantum spin liquid (QSL) with low energy fermionic quasi-particles for rare earth pyrochlore magnets and explore its magnetic instability employing an augmented fermionic parton mean field theory approach. Self consistent calculations stabilise an uniform $U(1)$ QSL with both gapped and gapless parton excitations as well as fractionalised magnetically ordered phases in an experimentally relevant part of the phase diagram near the classical phase boundaries of the magnetically ordered phases. The gapped QSL has a band-structure with a non-zero $Z_2$ topological invariant. The fractionalised magnetic ordered phases bears signature of both QSL through fermionic excitations as well as magnetic order. Thus this provides a possible way to understand the unconventional diffuse neutron scattering in rare-earth pyrochlores such as Yb$_2$Ti$_2$O$_7$, Er$_2$Sn$_2$O$_7$ and Er$_2$Pt$_2$O$_7$ at low/zero external magnetic fields. We calculate the dynamic spin structure factor to understand the nature of the diffuse two-particle continuum.
Observation of a transverse magnetization in the ordered phases of the pyrochlore magnet Gd2Ti2O7
我们已经进行了详细的横向磁化研究烧绿石反铁磁体Gd 2 Ti 2 O 7。在低温有序相中观察到约10^{-3} M_{sat}的横向磁化强度。这些测量结果在细化的Gd 2 Ti 2 O 7相图。横向磁化强度的观察表明在某些磁相的立方对称性损失,并提供了新的信息,更好地了解复杂的磁有序Gd 2 Ti 2 O 7。
Mixed valence on a pyrochlore lattice - LiV2O4 as a geometrically frustrated magnet
在40 K以上,重费米子尖晶石LiV_2O_4的磁化率与几何阻挫磁绝缘体的磁化率具有许多共同特征,而其室温电阻率舒适地超过Mott-Regel极限。这表明,当地的磁矩,以及烧绿石晶格的基本几何形状,在确定其磁性能发挥了重要作用。我们最近推出的四面体平均场论绝缘烧绿石反铁磁体的情况下,其中个别四面体包含不同长度的自旋,并以此为出发点,讨论三种不同的情况下,在LiV 2 O 4的磁性和电子的转变。
Lifshitz metal-insulator transition induced by the all-in/all-out magnetic order in the pyrochlore oxide Cd2Os2O7
我们研究的金属-绝缘体转变(MIT)的锇烧绿石氧化物Cd 2 Os 2 O 7通过运输和磁化测量。在227 K时,MIT和向全进/全出(AIAO)序的磁转变同时发生。我们提出了一个机制的基础上诱导的AIAO磁序可能通过强自旋轨道耦合在特定的半金属能带结构的Lifshitz转变。它建议,此外,两个观察到的难题,一个有限的电导率T = 0附近和弱铁磁矩的出现,不是散装的属性,但起源于磁畴壁之间的两种AIAO域。
Magnetic Transitions under Ultrahigh Magnetic Fields of up to 130 T in the Breathing Pyrochlore Antiferromagnet LiInCr4O8
利用脉冲磁场研究了自旋为3/2的反铁磁体LiInCr 4 O 8在高达130 T的交变磁场下的磁化过程.在90 T ~ 130 T范围内,LiInCr_4 O_8具有较强的自旋-晶格耦合,与传统的铬尖晶石氧化物相似. LiGa 0.125 In 0.875 Cr 4 O 8的磁化强度在低温下的结构和磁转变被完全抑制,在13 T以上突然增加,表明在四聚体单重基态和总自旋为1的激发态之间存在2.2 meV的自旋间隙,后者通过施加磁场而稳定。呼吸烧绿石反铁磁体是一个独特的阻挫系统,具有很强的自旋-晶格耦合和键的交替。
Magnetic phase diagram of the antiferromagnetic pyrochlore Gd2Ti2O7
Gd 2 Ti 2 O 7是烧绿石晶格上的高度受抑的反铁磁体,除了海森堡交换之外,自旋还通过偶极-偶极力相互作用。本文报道了在三个不同方向的外加磁场作用下对Gd_2 Ti_2 O_7单晶进行的低温比热测量。测量结果显示,强烈的各向异性行为的Gd 2 Ti 2 O 7在磁场中,尽管明显缺乏一个显着的单离子各向异性的Gd 3+。给出了H//[111]、H//[110]和H//[112]的H-T相图。结果表明,进一步的理论工作超出了一个简单的平均场模型是必要的。
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。
Nematic spin liquid in a spin-1 pyrochlore magnet and its realization in $\mathrm{NaCaNi}_2\mathrm{F}_7$
Creative Science Unit, Faculty of Science, Shizuoka University(静冈大学理学院创意科学单元);Institute for Materials Research, Tohoku University(东北大学材料研究所);Theory of Quantum Matter Unit, Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University(冲绳科学技术大学院大学量子物质理论单元)
Magnetic Order in the Pyrochlore Iridates A2Ir2O7 (A = Y, Yb)
我们目前的结果从μ子自旋弛豫/旋转,磁化,中子散射和输运测量多晶样品的烧绿石铱酸盐Y2 Ir 2 O 7(Y-227)和Yb 2 Ir 2 O 7(Yb-227)。定义良好的μ子不对称性的自发振荡观察到一起在Yb-227中的磁化强度低于130 K的滞后行为,表示相称的长程磁序。在Y-227中观察到类似的振荡低于150 K;然而,滞后磁化在T = 190 K时的开始表明过渡到缺乏长程序的中间状态,如在Nd-227中观察到的。我们的研究结果还表明,绝缘成员的铱酸盐家庭有几乎相同的磁基态,并在改变的基态属性的磁性A-网站物种的存在下不发挥任何重要的作用。
Magnetic transition, long-range order, and moment fluctuations in the pyrochlore iridate Eu2Ir2O7
μ子自旋旋转和弛豫实验中的烧绿石铱酸盐Eu 2 Ir 2 O 7产生一个明确的μ子自旋进动频率低于金属-绝缘体/反铁磁转变温度TM = 120 K,表示远程相称的磁秩序,从而排除了量子自旋液体和自旋玻璃样基态。动态μ子自旋弛豫速率在2 K和~TM之间与温度无关,并产生了非常长的Ir^{4+}自旋相关时间,表明低位自旋激发的奇异密度。类似的行为被发现在其他pyrophores和几何挫折系统,但也在unfrustrated iridate BaIrO 3。Eu 2 Ir 2 O 7可能只有微弱的阻挫;如果是这样的话,奇异性可能与小能隙绝缘态有关,而不是阻挫。
Two Dimensional Kagome Correlations and Field Induced Order in the Ferromagnetic XY Pyrochlore Yb2Ti2O7
中子散射测量表明,铁磁XY烧绿石Yb 2 Ti 2 O 7在低温下表现出很强的准二维(2D)自旋关联,在适当的磁场作用下,这种关联让位于长程序(LRO).由于< 111 >这些2D自旋相关性沿方向的散射棒意味着立方烧绿石系统的磁分解成解耦的可果美平面。沿[1-10]方向施加约0.5 T的磁场,诱导向3D LRO状态的转变,其特征在于长寿命的色散自旋波。我们的测量绘制出一个复杂的低温场相图,这种异国情调的烧绿石磁铁。
Thermal Hall conductivity in the frustrated pyrochlore magnet Tb2Ti2O7
在铁磁体中,自旋激发是研究得很好的磁振子。在受抑的量子磁体中,尽管自旋之间有很大的交换耦合,但长程磁序无法发展。与传统磁体中的磁振子相比,人们对它们的自旋激发知之甚少。他们是流动的还是本地的?在这里,我们表明,热霍尔电导率$κ_{xy}$提供了一个强大的探针的“量子自旋冰”烧绿石Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$的自旋激发。即使材料是透明的,热霍尔响应也很大。霍尔响应产生于自旋激发,具有将它们与磁振子区分开的特定特性。在低温($T<$ 1 K)下,热导率模仿脏金属的热导率。使用霍尔角,我们构建了一个相位图,显示了如何通过磁场抑制激励。