由于焦綠石結(jié)構(gòu)的A2Ir2O7可能實現(xiàn)一些新的拓撲態(tài),如Wely半金屬等,現(xiàn)在引起了不少凝聚態(tài)物理研究者的興趣。大家通過A位不同離子的引入來調(diào)節(jié)其物理性質(zhì),從而希望能進入到某一拓撲態(tài)的區(qū)間。而這其中的電子結(jié)構(gòu)是與磁結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)聯(lián)的,為了實現(xiàn)新的拓撲態(tài),需要對A2Ir2O7材料的磁性了解清楚。本身Ir4+離子網(wǎng)絡(luò)的磁性由于海森堡反鐵磁耦合,DM作用,以及單個離子的各項異性三種主要相互作用已經(jīng)造成多種可能的磁結(jié)構(gòu),A位離子特別是磁性離子的引入又可能增加f-d電子相互作用,使問題更復雜。
印第安納大學張世雄助理教授及其合作者考慮到從相對簡單的體系出發(fā)(并且由于理論已有預言這個化合物在全進全出的磁基態(tài)下是一個Wely半金屬),合成了Y2Ir2O7以及Ca(空穴)摻雜的樣品,通過磁性、電子自旋共振、電輸運、X射線光電子能譜等測量對這兩個樣品作了系統(tǒng)的研究。通過對比發(fā)現(xiàn),這兩個樣品中均含有Ir5+,并且Ca摻雜的樣品增強了Y2Ir2O7的弱鐵磁性,據(jù)此推斷Ir5+的存在應(yīng)該是之前普遍觀察到的A2Ir2O7呈現(xiàn)弱鐵磁性的原因,并且指出不同研究者得到不同的磁化強度隨溫度轉(zhuǎn)變曲線的原因。他們還觀察到磁化曲線(M-H)在場冷下沿M軸發(fā)生位移,并指出這可能是鐵磁相與反鐵磁背景之間的耦合造成的。
這項工作得到了中國科學院強磁場科學中心磁性測量系統(tǒng)和電子自旋共振測量系統(tǒng)的幫助。文章發(fā)表在2014年8月份的《物理評論B》(Physical Review B)上。

ZFC和FC電子自旋共振譜以及計算出的等效局域場,反映出其中弱鐵磁的出現(xiàn)和演化

M-T曲線出現(xiàn)兩個相變,以及ZFC,F(xiàn)C磁化曲線(M-H)沿M軸發(fā)生移動
