Polarised neutron diffraction measurements have been made on HoFeO$_3$ single crystals magnetised in both the [001] and [100] directions ($Pbnm$ setting). The polarisation dependencies of Bragg reflection intensities were measured both with a high field of H = 9 T parallel to [001] at T = 70 K and with the lower field H = 0.5 T parallel to [100] at T = 5, 15, 25~K. A Fourier projection of magnetization induced parallel to [001], made using the $hk0$ reflections measured in 9~T, indicates that almost all of it is due to alignment of Ho moments. Further analysis of the asymmetries of general reflections in these data showed that although, at 70~K, 9~T applied parallel to [001] hardly perturbs the antiferromagnetic order of the Fe sublattices, it induces significant antiferromagnetic order of the Ho sublattices in the $x\mhyphen y$ plane, with the antiferromagnetic components of moment having the same order of magnitude as the induced ferromagnetic ones. Strong intensity asymmetries measured in the low temperature $Γ_2$ structure with a lower field, 0.5 T $\parallel$ [100] allowed the variation of the ordered components of the Ho and Fe moments to be followed. Their absolute orientations, in the 180\degree\ domain stabilised by the field were determined relative to the distorted perovskite structure,. This relationship fixes the sign of the Dzyalshinski-Moriya (D-M) interaction which leads to the weak ferromagnetism. Our results indicate that the combination of strong y-axis anisotropy of the Ho moments and Ho-Fe exchange interactions breaks the centrosymmetry of the structure and could lead to ferroelectric polarization.
Observation of Altermagnetic Order Switching in Bulk MnTe by Polarized Neutron Diffraction
Institute for Solid State Physics, the University of Tokyo(东京大学固体物理研究所);RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)(理化学研究所新兴物质科学中心);Institute of Materials Structure Science, High Energy Accelerator Research Organization(高能加速器研究机构物质结构科学研究所);Trans-scale Quantum Science Institute, the University of Tokyo(东京大学跨尺度量子科学研究所)
Ising versus XY anisotropy in frustrated R$_{2}$Ti$_{2}$O$_7$ compounds as seen by polarized neutrons
用极化中子衍射方法研究了具有单轴(R=Ho,Tb)和平面(R=Er,Yb)各向异性的R $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_7$烧绿石化合物的场致磁序。局域磁化率张量\{ $χ_\parallel,χ_\perp$ \}的确定提供了在顺磁相(2-270 K)的场诱导结构的通用描述,无论场值(1-7 T)和方向。比较热变化的$χ_\parallel$和$χ_\perp$与计算使用稀土晶体场表明,交换和偶极相互作用必须考虑。我们确定在每种情况下的分子场张量,并表明它可以是强各向异性的。
Possible stripe phases in the multiple magnetization plateaus in TbB$_4$ derived from single-crystal neutron diffraction under pulsed high magnetic fields
Magnetic Order of Dresselhaus-type Antiferromagnet EuIr$_4$In$_2$Ge$_4$ Studied by Single Crystal Neutron Diffraction
Materials Sciences Research Center, Japan Atomic Energy Agency(日本原子力研究机构材料科学研究中心);Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency(日本原子力研究机构先进科学研究中心);J-PARC center, Japan Atomic Energy Agency(日本原子力研究机构J-帕克中心);Comprehensive Research Organization for Science and Society(综合科学研究机构);Department of Physics, Tokyo Metropolitan University(东京都立大学物理系);RIKEN Center for Emergent Matter Science(理化学研究所新兴物质科学中心)
Neutron diffraction study and theoretical analysis of the antiferromagnetic order and diffuse scattering in the layered Kagome system CaBaCo$_2$Fe$_2$O$_7$
六方硅硼镁石CaBaCo $_2$ Fe $_2$ O $_7$是一种手性受抑反铁磁体,其中磁性离子形成交替的可果美层和三角层。我们用中子衍射方法在CaBaCo $_2$ Fe $_2$ O $_7$单晶上观察到一个在低于$T_N = 160$ K的长程$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$反铁磁有序设置。磁化和极化中子单晶衍射测量表明,接近$T_N$自旋主要位于$ab$ -平面,而冷却后的自旋结构变得越来越倾斜,由于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。有序结构可以在磁空间群$P31m^\prime$中描述和细化。磁峰之间的漫散射揭示了自旋序是部分的。基于两个最近邻交换相互作用的海森堡模型的Monte Carlo模拟显示了类似的扩散散射和$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$有序与无序共存。这种共存可以解释为自旋的自由变化而不影响长程有序,这引起了基态简并。磁峰的极化分析表明,存在长周期摆线自旋相关导致的晶格的反转对称性破缺,与我们的对称性分析。
Combined single crystal polarized XAFS and XRD at high pressure: probing the interplay between lattice distortions and electronic order at multiple length scales in high $T_c$ cuprates
一些最奇特的材料特性来自于具有短相关长度(~10-500 μ m)的电子态,这表明局部结构对称性可能在它们的行为中起着相关的作用。在这里,我们讨论了在高压下结合使用偏振x射线吸收精细结构和x射线衍射作为一种强大的方法来调整和探测在多个长度尺度的结构和电子订单。除了解决一些与这些实验相关的技术挑战,我们说明了这种方法与铜氧化物La $_{1.875}$ Ba $_{0.125}$ CuO $_4$,其中电子顺序的压力的响应只能通过探测在相关的长度尺度的结构中获得的结果。
Approaching the Ground State of Frustrated A-site Spinels: A Combined Magnetization and Polarized Neutron Scattering Study
我们重新研究磁阻挫,{ \it金刚石晶格反铁磁体}尖晶石FeAl $_2$ O $_4$和MnAl $_2$ O $_4$使用磁化测量和极化中子的漫散射。在FeAl $_2$ O $_4$中,宏观测量证实了在13 K附近零场冷却磁化率的“尖点”。动态磁化率和{ \it记忆效应}实验提供的结果不符合该材料中的典型自旋玻璃情形。通过极化中子散射研究,证实了FeAl $_2$ O $_4$在低至4~K的温度范围内不存在长程磁序。通过模拟粉末平均微分磁中子散射截面,我们估计,在这种化合物中的自旋-自旋相关延伸到第三个最近邻壳。Landé $g$因子的估计值指向Fe $^{2+}$的轨道贡献。这也得到了居里-外斯磁化率分析的支持。而MnAl $_2$ O $_4$在低于$\approx$ 40~K时发生磁相变,进入长程有序态,这一点得到了宏观测量和极化中子衍射的证实。然而,极化中子研究揭示了显著的自旋涨落与长程反铁磁有序共存的存在。磁扩散强度表明与FeAl $_2$ O $_4$类似的短程有序。本工作的结果支持自旋自旋相关性的重要性,在理解磁响应的挫折磁铁一样,$A$网站尖晶石具有主导的短程自旋相关性,让人想起“自旋液体”状态。
Neutron diffraction in MnSb2O6: Magnetic and structural domains in a helicoidal polar magnet with coupled chiralities
MnSb $_{2}$ O $_{6}$基于结构手性$P$ 321空间群#150,其中Mn $^{2+}$磁矩($S=5/2$,$L\approx 0$)在$T_\mathrm{N}=12$ K下反铁磁性有序。与相关的铁基硅酸镧镓矿(Ba $_3$ NbFe $_3$ Si $_2$ O $_{14}$)不同,其中低温磁性基于以时间均匀赝标“磁”手性为特征的适当螺旋,MnSb $_{2}$ O $_{6}$中的Mn $^{2+}$离子在低温下具有摆线结构,而不是由时间均匀矢量“磁”极性描述。发现了一种倾斜的摆线结构[M. Kinoshita等人,Phys. Rev. Lett. 117,047201(2016)]以促进在施加的磁场下的铁电切换。在这项工作中,我们应用极化和非极化中子衍射分析的磁性和核结构的MnSb $_{2}$ O $_{6}$的目的是了解这种磁电耦合。我们没有发现任何证据的螺旋磁结构的自旋包络轴之一倾斜远离摆线$c$轴。然而,在施加磁场$\parallel$ $\vec{c}$时,自旋旋转平面可以倾斜,从而产生摆线-螺旋混合物,对于大于$\approx$ 2 T的磁场,该摆线-螺旋混合物朝向扭曲的螺旋(零摆线分量)演变。我们提出了一种机制,以前报道的铁电开关的基础上耦合的结构和磁性的手性只需要一个结构手性域的不平衡。
Chiral properties of the zero-field spiral state and field-induced magnetic phases of the itinerant kagome metal YMn$_6$Sn$_6$
在YMn $_6$ Sn $_6$的六边形平面中施加磁场导致公度相和非公度相的复杂磁相图,其中之一与由独特的波动驱动机制产生的拓扑霍尔效应(THE)共存。使用非极化中子衍射,我们报告解决了两个先前确定的,但未知的,相称的阶段的磁结构。这些包括低温,高场扇形相和室温,低场倾斜反铁磁相。扇形和强制铁磁相之间的中间无公度相也被确定为最后一个已知的平面内场-温度图相。使用同步加速器粉末衍射的额外表征揭示了极高质量的单相晶体,这表明在整个相图的大部分区域中存在两个不相称的磁性结构是该系统的固有特性。有趣的是,极化中子衍射表明,中心对称系统主机优先手性在零场双平面螺旋相,这与THE,是一个拓扑非平凡的特点。
Real-space manifestation of ferroic multipoles in altermagnetic MnF$_2$
European Spallation Source, ERIC(欧洲散裂源);Laboratoire Léon Brillouin, CEA, CNRS(勒内·布朗利实验室);Institut Laue-Langevin(朗之万研究所);Laboratoire de Physique des Solides, CNRS, Université Paris-Saclay(巴黎综合理工学院固体物理实验室);Quantum Innovation Centre (Q.InC), (A*STAR)(量子创新中心);Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore(新加坡国立大学量子技术中心);Department of Physics, University of Windsor(温莎大学物理系)