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 據(jù)悉，近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心研究員張蕾課題組和華中科技大學(xué)教授田召明課題組合作，在銥基雙鈣鈦礦材料La2ZnIrO6中的磁場誘導(dǎo)相變研究中取得新進(jìn)展。相關(guān)研究以Tricritical phenomenon and H-T phase diagram in a single crystal of the double-perovskite iridate La2ZnIrO6為題，發(fā)表在美國物理學(xué)會(huì)雜志《物理評(píng)論B》上。

La2ZnIrO6是典型的雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，Zn和Ir離子分別占據(jù)O所形成的八面體中心位置，具有5d電子的Ir原子和具有3d電子的Zn原子分別與氧原子形成共頂點(diǎn)的八面體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而交替嵌套形成雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。由于La2ZnIrO6具有很強(qiáng)的自旋軌道耦合和豐富的相變，引起了研究人員的廣泛關(guān)注和深入研究。在La2ZnIrO6中，由于強(qiáng)的自旋軌道耦合作用，使其表現(xiàn)為有效角動(dòng)量Jeff=1/2的莫特絕緣體行為。隨著溫度的降低，在零磁場下，La2ZnIrO6在溫度TN~7.5K時(shí)發(fā)生由順磁到反鐵磁有序的轉(zhuǎn)變。理論計(jì)算表明，La2ZnIrO6的磁基態(tài)為A型反鐵磁，即在層內(nèi)呈鐵磁排列，而層與層之間呈反鐵磁排列。

研究人員對(duì)La2ZnIrO6單晶樣品進(jìn)行了詳細(xì)研究。通過對(duì)樣品不同晶向和轉(zhuǎn)角的磁性研究，發(fā)現(xiàn)La2ZnIrO6在ab方向是各向同性的，而在c方向具有很強(qiáng)的磁各向異性行為。在零磁場下，La2ZnIrO6表現(xiàn)為A型反鐵磁有序的基態(tài)。沿著a或者b方向施加磁場，隨著外磁場強(qiáng)度的增加，A型反鐵磁逐漸演變?yōu)閮A斜反鐵磁。進(jìn)一步增大磁場，外磁場破壞反鐵磁有序，從而誘導(dǎo)一個(gè)反鐵磁到鐵磁的相變。這一相變不同于磁場對(duì)磁有序的極化轉(zhuǎn)變，而是一個(gè)一級(jí)的磁相變。而在c方向施加外磁場，沒有發(fā)現(xiàn)磁場誘導(dǎo)相變。通過對(duì)磁場沿著b方向的磁性行為研究，構(gòu)建了La2ZnIrO6在相變附近的H-T相圖上。相圖顯示了La2ZnIrO6中在a或者b方向的豐富的相變。在低磁場區(qū)域，外磁場使A型反鐵磁（A-AFM）過渡到傾斜反鐵磁（C-AFM）。當(dāng)磁場增大到一定的閾值，就誘導(dǎo)出了一個(gè)反鐵磁到鐵磁的一級(jí)相變（AFM-FM）。相圖顯示，在鐵磁相、反鐵磁相和順磁相的交匯處出現(xiàn)三重臨界點(diǎn)（T~8K，H~165Oe）。

該研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、大科學(xué)裝置聯(lián)合基金等的支持。

圖:（a）La2ZnIrO6的晶體結(jié)構(gòu)、單晶形貌和不同方向的磁化強(qiáng)度；（b）H-T相圖以及三重臨界點(diǎn)行為