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Experimental study on the magnetic field-driven quantum phase transition in triangular lattice antiferromagnets with easy-plane anisotropy

易平面各向异性三角晶格反铁磁体磁场驱动量子相变实验研究

基本信息

批准号：
20J22215
负责人：
児島佑樹
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency (2022)Tokyo Institute of Technology (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

スピン1/2三角格子反強磁性体(S=1/2 QTLAF)は量子スピン系の中でもシンプルなモデルとして数十年に渡って研究されてきた。S=1/2 QTLAFの候補物質としてBa3CoSb2O9やBa2CoTeO6などの化合物があり、実験的にも多くの示唆が得られている。これらの物質の磁気励起には線形スピン波理論とは異なる振る舞いが確認されており、理論的に解明する試みが近年盛んである。本研究では、S=1/2 QTLAFの磁気励起に特徴的な振る舞いである構造的な連続励起に注目し、Ba3CoSb2O9の非弾性中性子散乱実験から解明を試みた。我々はBa3CoSb2O9の磁気励起の温度依存性をJ-PARC MLFのAMATERASを用いて測定した。Ba3CoSb2O9において構造的な連続励起は2.5-6 meVの高エネルギー領域で現れる励起である。長距離秩序の存在しない転移温度以上では単一マグノン励起の分散関係が消失することが確認できる。しかし、構造的な磁気励起は長距離秩序の存在しない転移温度以上においても観測され、その構造はほとんど保持されていることが確認された。このことは、先行研究で確認された構造的な連続励起について、その解釈に長距離秩序状態の前提を必要としないことを示唆する結果である。我々はこれらの結果から構造的な連続励起が短距離相関に由来した励起であると結論づけた。今後の展望として、S=1/2 QTLAFの磁気励起における構造的な連続励起の起源について、線形スピン波理論をはじめとした長距離秩序状態を前提とした理論ではなく、短距離相関に着目した理論による解明が期待される。

1/2 triangular lattice antiferromagnets (S=1/2 QTLAF) have been studied for decades. S=1/2 QTLAF candidate substances Ba3CoSb 2O 9 Ba2CoTeO6 compounds The magnetic excitation of the substance is different from that of the theory of vibration. In this paper, we try to explain the magnetic excitation characteristics of Ba_(3) CoSb_(2) O_(9) and its non-magnetic neutrals. Temperature dependence of magnetic excitation in Ba3CoSb2O9 was determined by J-PARC MLF and AMATERAS. Ba3CoSb2O9 is a continuous excitation structure of 2.5-6 meV. The existence of long-distance order is confirmed by the dispersion relationship between excitation and temperature. The magnetic excitation of the structure is determined by the existence of a long-distance order. This study confirms the necessity of structural continuity and the necessity of solving long-distance order. The result of this study is that the structure of a short distance correlation between the excitation and the conclusion of a short distance correlation Future prospects for the magnetic excitation of S=1/2 QTLAF structure, the origin of continuous excitation, linear wave theory, long-distance order state, theoretical premise, short-distance correlation theory, are expected to be solved.