中子散射与机器学习框架探测4d-4f类伊辛双钙钛矿Ba2DyRuO6中的准粒子动力学
含有4d-4f相互作用的双钙钛矿为研究关联体系中的复杂磁现象提供了理想平台。该研究团队通过飞行时间中子衍射(TOF)、非弹性中子散射(INS)及理论建模,深入探究了Ba2DyRuO6双钙钛矿体系的磁基态与准粒子激发特性。与A2RRuO6(A=Ca/Sr/Ba)家族中大多数稀土元素(R)成员不同(该类材料通常先出现Ru离子磁有序,随后发生R离子有序),Ba2DyRuO6仅表现出单一磁相变。中子衍射结果表明,在TN≈47 K处出现由Ru5+–Dy3+的4d-4f交换作用主导的长程反铁磁有序,Dy与Ru磁矩同时开始有序排列。其磁基态为具有伊辛特性的共线反铁磁体,1.5 K时测得μRu=1.6(1)μB和μDy=5.1(1)μB的有序磁矩。低温INS在10 meV以下观测到清晰的磁振子激发,通过SpinW模型分析证实了复杂的交换作用及磁各向异性的存在,这既决定了伊辛基态,也解释了观测到的磁振子谱。结合INS与拉曼光谱,在顺磁区发现了Dy3+在46.5和71.8 meV处的晶体电场(CEF)激发,通过点电荷CEF计算建立的模型与Dy3+的Oh位点对称性相符。该工作还采用机器学习方法辅助计算分析声子谱,实现了与INS数据的直接比对。这些实验与理论的协同研究,全面揭示了Ba2DyRuO6中声子与磁振子准粒子激发的起源及其对晶体结构和磁基态的影响。
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