Coexistence of static and dynamic magnetism in the Kitaev spin liquid material Cu2IrO3

Autor: Natalia E. Mordvinova, Jessica L. McChesney, Adam Berlie, Daniel Haskel, Fazel Tafti, Xavier Rocquefelte, Mykola Abramchuk, G. Fabbris, Oleg I. Lebedev, Faranak Bahrami, Eric Kenney, Michael Graf, Carlo U. Segre, Gediminas Simutis, William Lafargue-Dit-Hauret, Stephen Cottrell
Přispěvatelé: Boston College (BC), Illinois Institute of Technology (IIT), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), ​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​ISIS Neutron and Muon Source (ISIS), STFC Rutherford Appleton Laboratory (RAL), Science and Technology Facilities Council (STFC)-Science and Technology Facilities Council (STFC), Paul Scherrer Institute (PSI), Laboratoire de Microélectronique et de Physique des Semiconducteurs (LaMIPS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-NXP Semiconductors [France]-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Argonne National Laboratory [Lemont] (ANL), National Science FoundationNational Science Foundation (NSF) [DMR-1708929], Department of EnergyUnited States Department of Energy (DOE), MRCAT member institutions, Agence Nationale de la RechercheFrench National Research Agency (ANR) [ANR-11-EQPX-0020], U.S. Department of Energy (DOE), Office of ScienceUnited States Department of Energy (DOE) [DE-AC02-06CH11357], Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-EQPX-0020,GENESIS,Groupe d'Etudes et de Nanoanalyses des Effets d'IrradiationS(2011)
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Physical Review B
Physical Review B, American Physical Society, 2019, 100 (9), ⟨10.1103/PhysRevB.100.094418⟩
Physical Review B, 2019, 100 (9), pp.094418. ⟨10.1103/PhysRevB.100.094418⟩
ISSN: 2469-9969
2469-9950
Popis: Anyonic excitations emerging from a Kitaev spin liquid can form a basis for quantum computers. Searching for such excitations motivated intense research on the honeycomb iridate materials. However, access to a spin liquid ground state has been hindered by magnetic ordering. Cu2IrO3 is a new honeycomb iridate without thermodynamic signatures of a long-range order. Here, we use muon spin relaxation to uncover the magnetic ground state of Cu2IrO3. We find a two-component depolarization with slow and fast relaxation rates corresponding to distinct regions with dynamic and static magnetism, respectively. X-ray absorption spectroscopy and first principles calculations identify a mixed copper valence as the origin of this behavior. Our results suggest that a minority of Cu2+ ions nucleate regions of static magnetism whereas the majority of Cu+/Ir4+ on the honeycomb lattice give rise to a Kitaev spin liquid.
Databáze: OpenAIRE
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