Magnons and spinons in BaCoTeO; A Composite system of isolated spin- triangular Heisenberg-like and frustrated honeycomb Ising-like antiferromagnets

独立したスピンの三角格子・ハイゼンベルグ様、及び、フラストレート・ハニカム・イジング様反強磁性体の混合したBaCoTeOにおけるマグノンとスピノン

児島 佑樹*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*; 中島 健次  

Kojima, Yuki*; Kurita, Nubuyuki*; Tanaka, Hidekazu*; Nakajima, Kenji

二次元性の良いスピン1/2Heisenberg三角格子反強磁性体を含むBaCoTeOの磁気励起を中性子散乱を用いて観測した。BaCoTeOの磁気モデルは2つの独立した二次元系スピン1/2Heisenberg三角格子反強磁性体とIsing的J1-J2-J3ハニカム格子反強磁性体で捉えることができる。三角格子に由来する励起スペクトルは線形スピン波理論の分散関係とは異なり、複数のロトンライクミニマムを持つ。これはフェルミオニックスピノンを用いた計算によって示される結果と類似している。ハニカム格子に由来する分散関係は高エネルギー領域に現われ、線形スピン波理論で捉えることができた。

We report the neutron scattering results on magnetic orderings and excitations in BaCoTeO composed of two almost isolated subsystems A and B, which are described as an triangular Heisenberg-like antiferromagnet and a frustrated honeycomb Ising-like antiferromagnet, respectively. It was found that the excitation spectra of both subsystems are well separated and independent of each other. The excitation spectrum of subsystem A is composed of two single-magnon branches with roton-like minima at the M point and a clearly structured intense continuum, as similarly observed in BaCoSbO, which is strongly indicative of spinon excitations. Dispersion curves for subsystem B can be described by linear spin wave theory within the third-neighbor exchange interaction.