用x射线粉末衍射、磁化强度和比热测量研究了几何阻挫b-CaCr_2 O_4:b-CaCr_2 - 2xGa_2xO_4(0.02 ≤ x ≤ 0.25)和b-Ca_(1-y)Cr_2 O_4(0.075 ≤ y ≤ 0.15)的镓取代和钙缺乏变体。这允许直接比较的效果,在一个几何挫折的磁铁,从非磁性取代所产生的静态无序和动态无序所产生的空穴掺杂。在这两种情况下,干扰的Cr 3+晶格的结果在磁挫折的程度降低。Ga的替代,引入无序而不产生空穴,观察到从有序的反铁磁态的自旋逐渐释放。与此相反,在钙缺乏的化合物中,引入空穴诱导静态亚铁磁有序和更强的扰动的b-CaCr 2 O 4主机。
英文摘要:
The gallium substituted and calcium deficient variants of geometrically frustrated b-CaCr2O4, b-CaCr2-2xGa2xO4 (0.02<= x<= 0.25) and b-Ca1-yCr2O4 (0.075<= y<= 0.15), have been investigated by x-ray powder diffraction, magnetization and specific heat measurements. This allows for a direct comparison of the effects, in a geometrically frustrated magnet, of the static disorder that arises from non-magnetic substitution and the dynamic disorder that arises from hole doping. In both cases, disturbing the Cr3+ lattice results in a reduction in the degree of magnetic frustration. On substitution of Ga, which introduces disorder without creating holes, a gradual release of spins from ordered antiferromagnetic states is observed. In contrast, in the calcium deficient compounds the introduction of holes induces static ferrimagnetic ordering and much stronger perturbations of the b-CaCr2O4 host.
Phonon and crystal field excitations in geometrically frustrated rare earth titanates
本文研究了几种稀土钛酸盐高温超导体的声子和晶场激发。对Gd 2 Ti 2 O 7、Tb 2 Ti 2 O 7、Dy 2 Ti 2 O 7和Ho 2 Ti 2 O 7单晶的磁性测量用于表征,而拉曼光谱和太赫兹时域光谱用于探测材料的激发。晶格激发被发现是类似的化合物在整个温度范围内的调查(295-4 K)。由此产生的全声子表征的R2 Ti 2 O 7烧绿石结构,然后用于识别在材料中观察到的晶体场激发。首次在Tb_2Ti_2O_7晶体中观察到了多种晶场激发,其中包括所有已报道的晶场激发。然而,额外的晶场激发的存在下,表明存在两个不等价的Tb 3+网站在低温结构。此外,在约13 cm-1的晶体场水平被发现是拉曼和偶极活性,表明在系统中的反转对称性破坏,从而破坏其目前的对称性解释。此外,还发现了Tb 2 Ti 2 O 7中存在明显的晶体场-声子耦合的证据.这些发现要求仔细重新评估Tb 2 Ti 2 O 7的低温结构,这可能有助于提高其理论认识。
Theory of Two-Step Magnetic Ordering Phenomena in a Geometrically Frustrated Heisenberg Pyrochlore Antiferromagnet with Long Range Dipolar Interactions
利用平均场论研究了具有交换作用和偶极-偶极相互作用的烧绿石晶格上的海森堡反铁磁体模型。在处理偶极通过使用埃瓦尔德方法,一个软(临界)模式与一个独特的有序波矢量被选择为所有强度的偶极偶极耦合。对于弱偶极子,选择部分有序的三个子晶格自旋结构(P态),其中q_{ord} =(1/2 1/2 1/2)。一个完全有序的四个子晶格自旋结构(F态),q =(000),与P态竞争,并随着温度的降低而成为稳定的结构。我们的结果进行了比较,对其他的理论计算和连接到最近的实验结果Gd 2 Ti 2 O 7进行了讨论。
Anisotropic susceptibility of the geometrically frustrated spin-chain compound Ca3Co2O6
Ca_3Co_2O_6是一个具有一系列迷人性质的体系,包括磁化平台和在低温下非常缓慢的动力学。这些属性是密切相关的几何挫折,这是由于一个特定的组合的功能:(i)链排列在一个三角形晶格;(ii)有一个大的单轴各向异性;(iii)链内和链间耦合分别是铁磁性和反铁磁性。因此,单轴各向异性的Ca 3Co 2 O 6的物理性质的分析是一个至关重要的问题。然而,事实证明,迄今为止还没有对这种磁各向异性进行精确的研究。直接记录在单晶体上的磁化率数据的基础上,本研究报告的定量信息的各向异性的Ca 3Co 2 O 6。
Ordered spin-ice state in the geometrically frustrated metallic-ferromagnet Sm2Mo2O7
最近发现的自旋冰是一个壮观的例子,非共面自旋安排,可以出现在烧绿石A2 B2 O 7结构。我们对金属铁磁烧绿石Sm 2 Mo 2 O 7进行了磁性和热力学研究。我们的研究,进行了定向晶体,表明Sm自旋有一个有序的自旋冰基态低于约T* = 15 K。有序自旋冰态的温度和场演化受Sm和Mo自旋之间的反铁磁耦合的支配。我们建议,作为一个强大的功能,这种耦合的结果,四面体与外部场对齐,采用“1-在,3-出”自旋结构,而不是“3-在,1-出”在偶极自旋冰,因为字段超过一个临界值。
Calculation of the Expected Zero Field Muon Relaxation Rate in the Geometrically Frustrated Rare Earth Pyrochlore Gd2Sn2O7 Antiferromagnet
磁绝缘体Gd 2Sn 2 O 7是已知在所研究的最低温度(T)下表现出非零μ子自旋极化弛豫速率($λ(T)$)的许多几何阻挫磁性材料之一。这种行为通常被解释为主体材料的显著水平的持续自旋动力学(PSD)。在Gd 2Sn 2 O 7的情况下,这样的PSD是令人惊讶的,因为磁比热测量表明传统的带隙磁振子,这将天真地导致指数消失的$λ(T)$为$T \rightarrow 0$。与大多数显示PSD的材料相比,Gd 2Sn 2 O 7的有序相的特征在于,从磁结构和磁比热的温度依赖性推断出相互作用的性质和大小。在此基础上,计算了自旋波(磁振子)散射引起的μ子自旋极化弛豫随温度的变化关系。结果表明,尽管不寻常的广泛数量的弱色散(间隙)激发的特点Gd 2Sn 2 O 7,一个零模的父母沮丧烧绿石海森堡反铁磁体的残余物,计算的$λ(T)$的温度依赖性显着不同的实验。事实上,计算符合$λ(T)$在低于~ 0.7K的温度下指数崩溃的天真预期。这一结果,第一次,详细和定量地说明了悖论,提出了自己与PSD的普遍发生在高度沮丧的磁系统所证明的μ子自旋弛豫测量。
Structure and magnetic studies of geometrically frustrated disordered pyrochlores A$_{2}$Zr$_{2}$O$_{7}$: (A = Eu, Gd, Er)
自旋冰系统Dy $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$在$\sim$ 16 K温度下表现出强烈的频率依赖性自旋冻结。虽然这已经是一个讨论多年的问题,但这种不寻常的自旋冻结的起源仍然是未知的。用等价Zr取代Ti导致Dy $_{2}$ Zr $_{2}$ O $_{7}$在低温下的动态磁基态,并阻止高温自旋冻结的形成。有趣的是,高温自旋冻结在磁场的存在下重新出现。在这个方向上,我们研究了一系列无序焦绿石氧化物APDMATHABMM Zr $_{2}$ O $_{7}$(A = Eu,Gd,Er),并与DyPDMATHABMM Zr $_{2}$ O $_{7}$和HoPDMATHABMM Zr $_{2}$ O $_{7}$系统的晶体结构、磁性和热容行为进行了比较。我们的研究表明,取决于无序参数,自旋冻结行为可以保留通过减慢自旋动力学与适当的选择磁场。我们观察到,不同于钛酸盐,在稀土位点的改性不会使这些锆酸盐化合物的磁性基态发生相当大的变化。
Structural, magnetic and electric polarization properties of geometrically frustrated YBaCo4O7 and DyBaCo4O7 cobaltites
在RBaCo_4O_7(R = Ca,Y和稀土)钴酸盐家族中,只有CaBaCo_4O_7具有三维长程亚铁磁和自旋驱动的电极化的强度性质。在本研究中,我们已经研究了结构,磁性和电极化的强度性能在YBaCo 4 O 7和DyBaCo 4 O 7的这个家庭的成员,并得到的结果进行了比较与CaBaCo 4 O 7。化合物YBaCo_4O_7在5K以下表现出一系列与文献报道一致的磁性转变,并观察到团簇玻璃行为。DyBaCo_4O_7钴矿的粉末中子衍射研究表明其具有正交Pbn_(21)对称性和可果美层的短程120度磁关联特征,并在65 K以下表现出自旋玻璃行为。两种样品的介电测量结果表明,在高温下的频率分散和频率无关的行为在低温下没有介电异常。热释电电流的测量表明,在这两个样品中的宽峰约50 K,然而,仔细的分析涉及到热刺激去极化电流的峰值。这一研究表明,在kagome层的巨结构畸变和钴电荷有序是驱动长程磁有序和自旋驱动电极化的强度在这个钴族的关键因素。