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Spin-singlet ground state with spin gap in $$S_{rm eff}$$ = $$frac{1}{2}$$ antiferromagnetic tetramer compound Yb$$_2$$SiO$$_5$$

$$S_{rm eff}$$ = $$frac{1}{2}$$反強磁性四重体Yb$$_2$$SiO$$_5$$におけるスピンギャップを伴うシングレット基底状態

長谷 正司*; 金子 耕士   ; 田端 千紘; 山内 宏樹   ; 辻井 直人*; D$"o$nni, A.*

Hase, Masashi*; Kaneko, Koji; Tabata, Chihiro; Yamauchi, Hiroki; Tsujii, Naohito*; D$"o$nni, A.*

We studied magnetic properties of Yb$$_2$$SiO$$_5$$ having pseudospins of $$S_{rm eff}$$ = $$frac{1}{2}$$ using magnetization, specific heat, and inelastic neutron scattering (INS) measurements. We observed cluster-like excitations in the INS measurements. We determined that the spin system in Yb$$_2$$SiO$$_5$$ is the $$S_{rm eff}$$ = $$frac{1}{2}$$ AFM tetramer with two exchange interactions of $$J_1 = 0.74$$ and $$J_2 = 0.95$$~meV. The spin tetramer can explain the excitation energies, $$chi (T)$$, magnetic specific heat at $$T < 15$$~K, and the magnitude of the scattering vector ($$Q$$) dependence of the intensity [$$I(Q)$$] at 0.7 and 1.2 meV. The spin tetramer, however, cannot explain well $$I(Q)$$ at 1.9 meV and $$I(T)$$ of the three excitations probably due to effects of weak inter-tetramer interactions.

発表言語

 :

English

掲載資料名

 :

Physical Review B

巻

 :

111

号

 :

9

ページ数

 :

p.094403_1 - 094403_9

発行年月

 :

2025/03

発表会議名

 :

開催年月

 :

開催都市

 :

開催国

 :

キーワード

 :

no keyword

特許データ

 :

PDF

 :


論文URL

 :

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.094403

研究データの公開先DOI

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JRR-3M(研究炉3)  

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