While it is commonly accepted that the disorder induced by magnetic ion doping in quantum magnets usually generates a rugged free-energy landscape resulting in slow or glassy spin dynamics, the disorder/distortion effects associated with non-magnetic ion sites doping are still illusive. Here, using AC susceptibility measurements, we show that the mixture of Sn/Ti on the non-magnetic ion sites of pyrochlore $Yb_2(Ti_{1-x}Sn_x)_2O_7$ induces an antiferromagnetic ground state despite both parent compounds, $Yb_2Ti_2O_7$, and $Yb_2Sn_2O_7$, order ferromagnetically. Local structure studies through neutron total scattering reveals the local distortion in the non-magnetic ion sites and its strong correlation with the magnetic phase switching. Our study, for the first time, demonstrates the local distortion as induced by the non-magnetic ion site mixture could be a new path to achieve magnetic phase switching, which has been traditionally obtained by external stimuli such as temperature, magnetic field, pressure, strain, light, etc.
Spin Driven Jahn-Teller Distortion in a Pyrochlore system
研究了角共享四面体烧绿石晶格上自旋为1的反铁磁海森堡模型的基态性质。通过将每个自旋分解为一对1/2自旋，将问题简化为与一维价键固态类似的自旋1/2四面体网络的等价问题。四面体的自旋单态的双重简并度通过Jahn-Teller机制提升，导致立方结构到四面体结构的转变。提出了自旋为1的尖晶石化合物ZnV $_2$ O $_4$和MgV $_2$ O $_4$的相变机理。
Topological states in pyrochlore iridates: long-range anisotropy strongly competing with spin-orbit interaction
在相关电子系统中寻找拓扑相的过程中，铱基高温超导体A2 Ir 2 O 7--具有5d过渡金属离子的材料--提供了肥沃的土壤。一些新的拓扑状态已被预测，但这种状态的实际实现被认为是严重依赖于当地的潜力所产生的IrO 6笼扭曲的强度。我们测试这一假设，通过测量与共振X射线散射的电子能级分裂在A= Y，Eu系统，我们表明同意非常好的从头计算电子结构计算。然而，我们发现，不是扭曲的IrO 6-八面体是淬火的自旋-轨道相互作用的主要来源，但强大的长程晶格各向异性，这不可避免地打破了当地的立方对称性，从而将是决定性的，在确定系统的拓扑基态。
Valence-Bond Crystal, and Lattice Distortions in a Pyrochlore Antiferromagnet with Orbital Degeneracy
讨论了高阻挫烧绿石晶格上自旋为1/2的三重$t_{2g}$轨道简并磁性离子的基态性质，如B-尖晶石MgTi $_2$ O $_4$中的Ti $^{3+}$离子.在Hund耦合为零的情况下，我们构造了一个有效的自旋轨道哈密顿量，并通过构造几个精确的本征态研究了它的低能区。我们发现，轨道自由度调制的自旋交换能，释放烧绿石结构的无限自旋简并，并驱动系统到一个非磁性的自旋单重态流形。后者是自旋单重态二聚体的集合，然而，相对于二聚体取向高度简并。这种"定向“简并性随后被磁弹性相互作用提升，磁弹性相互作用通过在合适的方向上扭曲键并导致四元相来优化先前的能量增益。以这种方式，通过二聚体沿着围绕四角轴延伸的螺旋链的缩合形成价键晶体状态，如在MgTi $_2$ O $_4$中实际观察到的。在二聚相的轨道有序模式被预测为铁型沿螺旋和反铁型之间。最后，通过分析的考虑以及数值从头算模拟，我们预测一个可能的实验工具，通过共振X射线散射观察这样的轨道排序。
Breathing Pyrochlore Lattice Realized in A-Site Ordered Spinel Oxides LiGaCr4O8 and LiInCr4O8
在两种A位有序尖晶石氧化物LiGaCr 4 O 8和LiInCr 4 O 8中发现了一种独特的阻挫晶格。由于Li+和Ga 3 +/In 3+离子在A位处的大尺寸失配，由携带自旋3/2的Cr 3+离子组成的烧绿石晶格变成小四面体和大四面体的交替阵列，即，“呼吸”烧绿石晶格。我们引入了一个参数，呼吸因子Bf，它量化了烧绿石晶格中的挫折程度：Bf被定义为J '/J，其中J'和J是最近邻的磁相互作用在大，小四面体，分别。具有Bf ~ 0.6的LiGaCr 4 O 8显示出与常规Cr尖晶石氧化物如ZnCr 2 O 4类似的磁化率。与此相反，LiInCr 4 O 8与一个小的Bf ~ 0.1的磁化率表现出自旋带隙的行为，表明接近一个奇特的单重基态。磁长程序发生在13.8和15.9 K的LiGaCr 4 O 8和LiInCr 4 O 8，分别，在这两种情况下可能是由于耦合到结构扭曲。
Origin of magnetic freezing in the pyrochlore Y2Mo2O7
利用核共振和μ子共振以及与场相关的长程X射线和中子散射研究了几何阻挫烧绿石晶格Y $_{2}$ Mo $_{2}$ O $_{7}$中类自旋玻璃相变的性质.长程探针表明Y $_{2}$ Mo $_{2}$ O $_{7}$不发生任何全局对称性变化，即使在$6$ ~T场中也是如此.相比之下，局部信号指示接近临界温度的晶格畸变。核显示至少两个不等价的Y网站，和μ子显示作为力矩大小的函数，在很宽的温度范围内的次线性线加宽。结果表明，即使在高场下，Y $_{2}$ Mo $_{2}$ O $%_{7}$的畸变也发生在晶胞内，而其整体立方对称性保持不变。此外，μ介子的结果清楚地表明磁弹性耦合的存在。
Large Low Temperature Specific Heat in Pyrochlore Bi$_2$Ti$_2$O$_7$
无定形和结晶材料经常表现出超过使用德拜模型预测的低温比热。该过量比热的特征是在$C/T^3$ \textit{versus} $T$中观察到的峰。为了理解烧绿石Bi $_2$ Ti $_2$ O $_7$晶体结构中局部畸变的长程有序的奇怪缺失，我们测量了晶体Bi $_2$ Ti $_2$ O $_7$和相关化合物的比热。我们发现，在$C/T^3$中的峰与在Bi $_2$ Ti $_2$ O $_7$中的$T$的峰在比其他类似化合物低得多的温度下下降，这与无序的存在一致。这种无序的晶体Bi $_2$ Ti $_2$ O $_7$的热力学证据是一致的猝灭的配置无序的Bi孤对几何挫折，这可能代表了一种可能的实现“电荷冰”。
Quantum 120-degree model on pyrochlore lattice: orbital ordering in MnV2O4
提出了钒尖晶石MnV_2O_4中轨道有序的解析模型。该模型是基于最近的第一性原理计算，表明在该化合物的钒位点处存在强烈的三角畸变[Phys. Rev. Lett. 102，216405（2009）]。在单离子水平，三角晶场留下一个双简并原子基态，打破了t2g轨道的近似旋转对称性。我们发现在烧绿石晶格上，低能双态之间的有效相互作用可用量子反铁磁120度模型描述。我们得到了经典的基态，并证明了它对量子涨落的稳定性。相应的轨道级由两个不等价的轨道链组成，这与实验观察到的四对称性是一致的。沿轨道链的电子密度函数的周期性调制所示产生的交错的本地三角轴。在存在轨道序的情况下，由相对论自旋轨道相互作用引起的单离子自旋各向异性稳定了实验观察到的正交磁结构。
Magnetoelastic excitations in the pyrochlore spin liquid Tb$_2$Ti$_2$O$_7$
在低温下，Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$进入自旋液体状态，尽管预期磁序和/或结构畸变。利用中子散射，我们已经发现，在这种自旋液体状态的激发晶体场的水平耦合到一个横向声学声子，形成一个混合激发。磁性和声子分支具有相同的色散关系，可以确定，和杂交消失在顺磁状态。我们认为Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$是一种合适的“磁弹性自旋液体”，激发态的杂化抑制了磁有序和结构畸变. Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$的自旋液相现在可以被认为是具有传播玻色子自旋激发的库仑相。
Mechanisms of degeneracy breaking in pyrochlore antiferromagnets
受几种尖晶石型铬铁矿低温磁化曲线的启发，我们从理论上研究了烧绿石型反铁磁体简并提升的经典机制。我们的主要重点是自旋交换晶格畸变的耦合。Penc等人先前的工作（Phys. Rev. Lett. 93，197203（2004））已经证明，与实验一致，这种耦合在每自旋饱和力矩的一半处导致稳健的磁化平台。我们表明，一个简单的爱因斯坦模型，结合当地网站扭曲产生了一个“普遍的”磁秩序的高原，并强调了不同的预测，从这个模型在Penc等人。93，197203（2004））。我们还考虑了进一步邻居交换相互作用的互补简并提升效应。我们讨论了在高场和低场端，以及在接近饱和值的领域的过渡的影响。我们预测，在某些情况下，有自发的{\sl均匀} XY磁化（横向的字段）的字段值刚好高于平台。这些特征可以在实验中测试。当在半磁化平台中选择一个独特的磁序时，在零磁场下，爱因斯坦模型保留了广泛的简并，尽管与纯海森堡反铁磁体相比显著降低。
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。
Effect of magnetoelastic coupling on spin-glass behavior in Heisenberg pyrochlore antiferromagnets with bond disorder
基于阻挫磁性材料中令人困惑的自旋玻璃行为，我们从理论上研究了几何阻挫经典自旋模型中的磁弹性耦合效应。特别是，我们认为键无序海森堡反铁磁体的烧绿石晶格耦合到本地晶格畸变。通过对晶格自由度的积分，我们得到了一个有效的纯自旋模型，即具有键无序的双线性双二次模型，并利用经典的蒙特卡罗模拟对该模型进行了分析。首先，我们讨论了相图以及热力学和磁学性质。我们发现，自旋玻璃转变温度大大提高了自旋-晶格耦合$b$在弱无序制度。这种增强归因于自旋-晶格耦合的存在下形成的半离散简并流形中的热涨落的抑制。我们还发现，随着无序度的增加，在由$b$确定的温度下，体系表现出与键无序度无关的自旋玻璃态和有序度的伴随转变.虽然进一步的邻居交换相互作用起源于合作晶格扭曲的结果在弱无序制度的自旋晶格顺序，伴随的过渡仍然是强大的。我们通过分析磁化率、非线性磁化率和比热的磁滞现象来研究伴随跃迁的性质。此外，我们还讨论了高温顺磁相的线性和非线性磁化率以及顺磁相的单自旋翻转动力学。所有这些结果进行了讨论，与典型的烧绿石磁铁，如Y2 Mo 2 O 7和ZnCr 2 O 4的实验比较。
Spin-orbital glass transition in a model of a frustrated pyrochlore magnet without quenched disorder
我们从理论上表明，自旋和轨道自由度的烧绿石氧化物Y2 Mo 2 O 7，这是免费的淬火无序，可以表现出同时的玻璃化转变，作为动力学随机性工作。自旋和轨道的相互作用是由选择轨道的Jahn-Teller晶格畸变介导的，然后产生从铁磁到反铁磁的各种自旋交换相互作用。我们的蒙特卡罗模拟检测到的弛豫时间的幂律发散和磁和介电非线性极化率的负发散，解决了长期困扰的起源无无序自旋玻璃。
Electronic structure by X-ray absorption spectroscopy and observation offield induced unusually slowspin relaxation from magnetic properties in pyrochlore Eu$_{2-x}$Fe$_x$Ti$_2$O$_7$
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。
Superdislocations and point defects in pyrochlore Yb2Ti2O7 single crystals and implication on magnetic ground states
本研究报告的原子尺度表征的结构缺陷的Yb 2 Ti 2 O 7，烧绿石氧化物的微妙的磁相互作用是容易受到小扰动。由于文献报道的磁基态的差异，确定该系统中缺陷的性质已成为一个紧迫的问题。在本研究中，我们使用原子分辨率扫描透射电子显微镜技术，以确定在传统的光学浮区法（FZ）生长的钛酸镱单晶中的缺陷类型。除了已知的点缺陷的替代Yb的Ti B-网站，扩展的缺陷，如解离超位错和反相界被发现在这种材料中的第一次。这种缺陷在FZ生长的单晶（颜色较深）中预先观察到，与通过移动溶剂浮区（TSFZ）技术生长的化学计量的白色多晶粉末或高质量无色单晶相反。这些扩展缺陷引起的晶格应变导致Yb四面体的扭曲。在缺陷处未检测到Ti价态的变化。我们的研究结果提供了新的见解理解的性质是非常重要的几何挫折化合物的物理性质的研究缺陷。此外，这项工作揭示了复杂的核心结构的超位错，具有大的伯格斯矢量的氧化物与复杂的晶胞。
Influence of controlled disorder on the dipolar spin ice state of Ho-based pyrochlores
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Perry College of Mathematics, Computing, and Sciences, University of West Georgia（佐治亚西部大学珀里数学、计算与科学学院）；Japan Atomic Energy Agency（日本原子能机构）；Brigham Young University（杨百翰大学）
Tetrahedrally ferromagnetic correlations and a glassy-freezing anomaly in the breathing pyrochlore magnet $\mathrm{AgInCr_4S_8}$ with partial $A$-site disorder
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）；The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Kyoto University（京都大学）
Low temperature Spin freezing and Diffuse Magnetic Correlations in Tb$_{2}$Zr$_{2-x}$Ti$_{x}$O$_{7}$ (x = 0, 0.5)
Indian Institute of Technology Mandi（印度理工学院曼迪分校）；Heidelberg University（海德堡大学）；ISIS Neutron and Muon Source, STFC Rutherford Appleton Laboratory（STFC拉瑟福德阿普尔顿实验室ISIS中子与缪子源）；Center for Quantum Science and Technologies, Indian Institute of Technology Mandi（印度理工学院曼迪分校量子科学与技术中心）
Spontaneous Hall Effect enhanced by local Ir moments in epitaxial Pr$_2$Ir$_2$O$_7$ thin films
稀土烧绿石铱酸盐（RE 2 Ir 2 O 7）由两个相互贯穿的阳离子亚晶格组成，RE具有高阻挫的磁矩，而铱具有扩展的导电轨道，并通过自旋-轨道相互作用显著混合。这两种亚晶格的共存和耦合为发现和操纵量子现象，如拓扑霍尔效应，无质量导带和量子临界性创造了一个景观。薄膜允许通过诸如应变之类的降低电阻的效应来扩展对材料系统的控制。在1.5K以下，体相Pr_2Ir_2O_7表现出自发的滞后霍尔效应，而在（111）YSZ衬底上通过固相外延生长的外延薄膜中，在15 K以下，我们观察到了这种效应。类似的散装，在薄膜中观察到的长程磁秩序的缺乏点的拓扑起源。我们使用基于同步加速器的元素特定的X射线衍射（XRD）和X射线磁圆二色性（XMCD）比较粉末和薄膜的属性的自发霍尔效应在膜中的本地化的Ir时刻。我们链接的薄膜Ir本地矩晶格畸变中不存在的散装粉末。我们的结论是高温自发霍尔效应是由拓扑效应起源于Ir或Pr的子晶格，与相互作用强度增强的Ir本地矩。这种具有弱净矩的自发霍尔效应突出了作为发现金属受抑磁性材料中拓扑现象的手段的极小晶格畸变的效果。
Replica theory for disorder-free spin-lattice glass transition on a tree-like simplex network
已知在角共享四面体上具有磁性离子的一类烧绿石氧化物$A_2$ Mo $_2$ O $_7$（$A =$ Ho，Y，Dy，Tb）表现出自旋玻璃转变而没有可感知的量的淬火无序。最近提出了一个无无序的理论模型，该模型不仅考虑了自旋，而且考虑了晶格畸变作为动力学变量[K。光本角Hotta和H. Yoshino，Phys. Rev. Lett. 124，087201（2020）]。在本文中，我们发展和分析了一个精确可解的无无序平均场模型，这是一个更高的维对应的模型。通过自旋-晶格耦合，我们发现该体系表现出复杂的自由能谱，伴随着复本对称性破缺。
Intermediate magnetisation state and competing orders in Dy$_2$Ti$_2$O$_7$ and Ho$_2$Ti$_2$O$_7$
在受挫折的磁性材料中，自旋冰是一个特别有趣的系统。剩余熵，冻结和glassiness，Kasteleyn过渡和分馏的激发在三维都源于一个简单的经典哈密顿量。但是，通常的自旋冰哈密顿量是对实验系统的正确描述吗？在这里，我们解决这个问题，通过测量磁化率在两个最研究的自旋冰化合物，Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Ti $_2$ O $_7$，使用矢量磁铁。利用这些结果，并指导烧绿石晶格可能的扭曲的理论分析，我们构建了一个有效的哈密顿量，并探讨它使用蒙特卡罗模拟。我们展示了如何这个哈密顿再现的实验结果，包括形成一个阶段的中间极化，并给出了重要的信息可能的基态的真实自旋冰系统。我们的工作表明了一种不寻常的情况，在这种情况下，扭曲可能有助于保存而不是缓解沮丧的影响。
Magnetic phase diagrams, domain switching and a quantum phase transition of the quasi-1D Ising-like antiferromagnet BaCo2V2O8
在有效Ising自旋为1/2的反铁磁链系统BaCo $_2$ V $_2$ O $_8, the magnetic-field influence is highly anisotropic. For magnetic fields along the easy axis $ c $, the Néel order is strongly suppressed already for low fields and an incommensurate order is entered above 4 T. We present a detailed study of the magnetic phase diagrams for different magnetic field directions, which are derived from magnetization data, high-resolution thermal expansion and magnetostriction measurements as well as from the thermal conductivity. Zero-field thermal expansion data reveal that the magnetic transition is accompanied by an o…
Approaching the quantum critical point in a highly-correlated all-in-all-out antiferromagnet
在强自旋轨道耦合的5d化合物中，连续的全进全出（AIAO）反铁磁有序的量子相变可以产生各种奇异的电子相和强耦合的量子临界现象.在这里，我们实验跟踪AIAO自旋顺序Sm 2 Ir 2 O 7在高压下使用直接共振X射线磁衍射技术。在临界压力Pc=6.30 GPa时，磁有序被抑制，而在量子临界点处，晶格对称性保持在立方Fd-3 m空间群中。比较压力调谐和化学系列R2 Ir 2 O 7揭示了AIAO顺序的抑制和自旋无序状态的方法的特征在于烧绿石晶格常数a和三角畸变x的对比演化。前者影响5d带宽，后者影响Ising各向异性，因此我们认为，压力和化学调谐的相反效应导致自旋涨落在量子临界区具有不同的Ising和Heisenberg特征。最后，在Sm 2 Ir 2 O 7中观察到的AIAO量子相变的低压尺度确定了P-T空间的外切区域，用于研究假定的磁性Weyl半金属态。
Non-collinear magnetic structure and multipolar order in Eu$_2$Ir$_2$O$_7$
基于第一性原理计算研究了焦绿石铱酸盐材料Eu $_2$ Ir $_2$ O $_7$（5 $d^5$）的磁性，其中Ir 5 $d$轨道内的晶场分裂$Δ$、自旋轨道耦合（SOC）$λ$和库仑相互作用$U$均起重要作用.得到了与SOC和库仑相互作用$U$强度有关的基态相图，发现了一个稳定的具有全进/全出（AIAO）自旋结构的反铁磁基态，另外还发现了另一个稳定的具有与AIAO相近能量的反铁磁态.计算得到的两个稳定态的非线性磁化强度都具有d波图案，但存在$π/4$相位差，这可以很好地解释实验观察到的非线性磁化强度图案。与无畸变结构的结果相比，发现三角晶格畸变对Eu $_2$ Ir $_2$ O $_7$中AIAO态的稳定起着关键作用.此外，除了大的偶极矩，我们还发现了相当大的八极矩的磁性状态。
