1. Thermodynamic Evidence of Proximity to a Kitaev Spin Liquid in Ag3LiIr2O6
- Author
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Bahrami, Faranak, Lafargue-Dit-Hauret, William, Lebedev, Oleg I., Movshovich, Roman, Yang, Hung-Yu, Broido, David, Rocquefelte, Xavier, Tafti, Fazel, Boston College (BC), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), 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), Université de Liège, Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), Université de Caen Normandie (UNICAEN), 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), Los Alamos National Laboratory (LANL), National Science Foundation National Science Foundation (NSF) [DMR-1708929], U.S. Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences, Division of Materials Sciences and EngineeringUnited States Department of Energy (DOE), Agence Nationale de la Recherche French National Research Agency (ANR) [ANR-11-EQPX-0020], ANR-11-EQPX-0020,GENESIS,Groupe d'Etudes et de Nanoanalyses des Effets d'IrradiationS(2011), 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 Microélectronique et de Physique des Semiconducteurs (LaMIPS), 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), Cancérogenèse et mutagenèse moléculaire et structurale (CMMS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), National Science FoundationNational Science Foundation (NSF) [DMR-1708929], and Agence Nationale de la RechercheFrench National Research Agency (ANR) [ANR-11-EQPX-0020]
- Subjects
Magnetic susceptibility ,Condensed Matter - Materials Science ,Condensed Matter - Strongly Correlated Electrons ,Exchange interaction ,Strongly Correlated Electrons (cond-mat.str-el) ,Magnetic order ,Fractionalization ,Frustrated magnetism ,Materials Science (cond-mat.mtrl-sci) ,FOS: Physical sciences ,[CHIM]Chemical Sciences ,Specific heat - Abstract
Kitaev magnets are materials with bond-dependent Ising interactions between localized spins on a honeycomb lattice. Such interactions could lead to a quantum spin-liquid (QSL) ground state at zero temperature. Recent theoretical studies suggest two potential signatures of a QSL at finite temperatures, namely a scaling behavior of thermodynamic quantities in the presence of quenched disorder, and a two-step release of the magnetic entropy. Here, we present both signatures in Ag$_{3}$LiIr$_{2}$O$_{6}$ which is synthesized from $\alpha$-Li$_{2}$IrO$_{3}$ by replacing the inter-layer Li atoms with Ag atoms. In addition, the DC susceptibility data confirm absence of a long-range order, and the AC susceptibility data rule out a spin-glass transition. These observations suggest a closer proximity to the QSL in Ag$_{3}$LiIr$_{2}$O$_{6}$ compared to its parent compound $\alpha$-Li$_{2}$IrO$_{3}$ that orders at 15 K. We discuss an enhanced spin-orbit coupling due to a mixing between silver d and oxygen p orbitals as a potential underlying mechanism., Comment: 6 pages, 4 figures, 2 tables
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- 2019
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