論文の概要: Microwave spin resonance in epitaxial thin films of spin liquid candidate TbInO3

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.14545v1
• Date: Sun, 15 Mar 2026 18:39:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-17 16:19:35.879458
• Title: Microwave spin resonance in epitaxial thin films of spin liquid candidate TbInO3
• Title（参考訳）: スピン液体候補TbInO3エピタキシャル薄膜におけるマイクロ波スピン共鳴
• Authors: Sandesh S. Kalantre, Johanna Nordlander, Margaret A. Anderson, Julia A. Mundy, David Goldhaber-Gordon,
• Abstract要約: 量子スピン状態は、結晶格子接続が順序付けされる局所的な磁気モーメントのモデルに現れる。 本研究では,スピン液体候補TbInO3のエピタキシャル成長薄膜における磁気励起の探索にコプラナー超伝導共振器を用いる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Minimizing the energy of a many body system tends to favor order, but classical frustration and quantum fluctuations destabilize that order. The tension between these effects can produce exotic quantum states of matter. Quantum spin liquid (QSL) states emerge in models of localized magnetic moments where the crystal lattice connectivity frustrates ordering, and the exchange interaction of neighboring spins strengthens quantum fluctuations. Experimentally identifying a QSL in a real material is challenging from the lack of an order parameter. Piecing together evidence from varied techniques is necessary for diagnosing the nature of the ground state -- QSL or otherwise -- of a frustrated spin system. In this work, we use coplanar superconducting resonators to probe magnetic excitations in epitaxially grown thin films of a spin liquid candidate TbInO3. Adapting microwave techniques from the field of circuit quantum electrodynamics, we measure responses of these thin films whose volume is too low for applying conventional bulk techniques. In-plane susceptibility extracted from the spin resonance signal indicates extreme frustration of magnetic order down to 20 mK, over two orders of magnitude lower than the Curie-Weiss energy scale. Through a crystal field analysis, we identify the doublet eigenstates comprising the ground state. As a consequence of improper ferroelectricity, Tb moments split into two flavors with distinct g-factors reflecting the local crystal field environment of each site. Spin-orbit coupling, crystal fields, magnetic frustration and improper ferroelectricity distinctively combine to shape the magnetic ground state of TbInO3. This work establishes a measurement technique using superconducting resonators to probe thin films of frustrated magnets, and applies this technique towards building a coherent understanding of the magnetic properties of TbInO3.
• Abstract（参考訳）: 多くの体系のエネルギーを最小化することは秩序を好む傾向にあるが、古典的なフラストレーションと量子ゆらぎは秩序を不安定にする。 これらの効果の間の緊張は、物質のエキゾチックな量子状態を生み出す。 量子スピン液体(QSL)は、結晶格子接続が秩序を保ち、隣接するスピンの交換相互作用が量子ゆらぎを強める局所的な磁気モーメントのモデルに現れる。 実材料中のQSLを実験的に同定することは、順序パラメータの欠如から困難である。 様々な技術から証拠を収集することは、フラストレーションのあるスピン系の基底状態(QSLなど)の性質を診断するために必要である。 本研究では,スピン液体候補TbInO3のエピタキシャル成長薄膜における磁気励起の探索にコプラナー超伝導共振器を用いる。 回路量子力学の分野からマイクロ波技術に適応して、従来のバルク法を適用するには体積が低すぎるこれらの薄膜の応答を測定する。 スピン共鳴信号から抽出された面内感受性は、キュリー・ワイスエネルギースケールよりも2桁低い20mKまでの極度の磁秩序のフラストレーションを示す。 結晶場解析により、基底状態を構成する二重状態を同定する。 不適切な強誘電性の結果、Tbモーメントは各部位の局所的な結晶場環境を反映する異なるg因子を持つ2つのフレーバーに分割された。 スピン軌道結合、結晶場、磁気フラストレーション、不適切な強誘電性は、TbInO3の磁気基底状態を形成するために特異的に結合する。 本研究は、超伝導共振器を用いてフラストレーション磁石の薄膜をプローブし、TbInO3の磁気特性のコヒーレントな理解の構築に応用する。

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