The magnetization (both dc and ac) of pyrochlore Eu2Ti2O7 have been investigated. Ac susceptibility measurements reveal a new unusual spin freezing below 35K for pure Eu2Ti2O7. Frequency dependence of these ac peak positions indicate slow spin relaxation near this temperature and it follows the Arrhenius formula suggesting a thermally activated relaxation process. The origin of this spin freezing has been attributed essentially to a single ion process which is associated to Eu3+ spin relaxation. Non-magnetic dilution by Y3+ ions also confirms the single ion freezing.
Field induced spin freezing and low temperature heat capacity of disordered pyrochlore oxide Ho$_{2}$Zr$_{2}$O$_{7}$
自旋冰材料是由于冻结的无序状态而具有\textit{T} $\rightarrow$ 0 K的零点熵的模型系统。在这里,我们化学改变众所周知的自旋冰Ho $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$取代钛网站与等价的,但更大的Zr离子。与作为烧绿石材料的Ho $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$不同,Ho $_{2}$ Zr $_{2}$ O $_{7}$以无序烧绿石结构结晶。我们对Ho $_{2}$ Zr $_{2}$ O $_{7}$进行了详细的结构、交流磁化率和热容研究,以探讨结构无序和受抑相互作用的相互作用。零场基态表现出大的磁化率,并保持动态下降到30 mK,而不显示鲍林的剩余熵。在磁场为$\sim$ 10 kOe时,动态被连续抑制,并发生冻结转变($\sim$ 10 K).这些结果表明,Ho $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$中化学有序和局域应变的改变阻止了自旋冰态的发展,为基于结构的几何阻挫研究提供了新的材料。
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。
Local Susceptibility of the Yb2Ti2O7 Rare Earth Pyrochlore Computed from a Hamiltonian with Anisotropic Exchange
稀土烧绿石磁体Yb 2 Ti 2 O 7是少数几种在最低探索温度和远低于居里-外斯温度下显然没有表现出长程序的材料之一。单晶样品上的顺磁中子散射揭示了各向异性相关性的存在,最近的工作导致了这种材料的详细微观哈密顿量的建议,涉及显着的各向异性交换。在这篇文章中,我们从所提出的模型中计算了Yb 2 Ti 2 O 7的局部亚晶格磁化率,并与Cao及其同事的测量结果[Physical Review Letters,{103},056402(2009)]进行了比较,发现非常吻合。与此相反,只有各向同性交换和长距离静磁偶极子的模型引起的局部磁致伸缩性,这是不一致的数据。
Low-Temperature Low-Field Phases of the Pyrochlore Quantum Magnet Tb$_2$Ti$_2$O$_7$
通过交流磁化率测量,我们发现了Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$在零磁场中低于140 mK的新磁相的证据。在平行于[111]的磁场中,这个相位-表现出频率和振幅依赖的磁化率和极慢的自旋动力学-延伸到大约70 mT,在那里它让位于另一个相位。的第二阶段,延伸到约0.6 T的磁化率的字段的依赖性,表明存在一个弱的磁化平台低于50 mK,已被预测的单四面体四自旋模型,支持的基本建议,即无序的低场基态Tb $_2$ Ti $_2$ O $_7$是一个量子自旋冰。
Emergence of weak pyrochlore phase and signature of field induced spin ice ground state in Dy$_{2-x}$La$_{x}$Zr$_{2}$O$_{7}$; x = 0, 0.15, 0.3
烧绿石氧化物Dy $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$和Ho $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$是研究得很好的自旋冰体系,并显示出磁共振激发的证据。与这些不同,Dy $_{2}$ Zr $_{2}$ O $_{7}$被报道以扭曲的萤石结构结晶。本文研究了La取代Dy $_{2}$ Zr $_{2}$ O $_{7}$的磁性和热容量。我们的研究结果表明,在Dy $_{2}$ Zr $_{2}$ O $_{7}$中不存在自旋冰态,但在T $\approx$ 10 K附近出现了磁场诱导的自旋冻结,这与Dy $_{2}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$相似。Dy $_{2}$ Zr $_{2}$ O $_{7}$的磁热容量显示出峰值位置从零磁场中的1.2 K向磁场中的更高温度的移动,并且相应地磁熵减小。在5 kOe场下,低温磁熵为Rln ~ 2-(1/2)Rln(3/2),与自旋冰态相同。用非磁性的等价La $^{3+}$取代Dy $^{3+}$,可使结构由高度无序的萤石相逐渐转变为弱有序的烧绿石相。La $^{3+}$取代的化合物在较低的磁场下表现出自旋冻结,而在磁场作用下自旋冻结进一步加强。结果表明,Dy $_{2}$ Zr $_{2}$ O $_{7}$中的自旋冰态可以通过降低自旋动力学或通过适当的取代强化烧绿石相来稳定.
The pyrochlore Ho2Ti2O7: Synthesis, crystal growth and stoichiometry
我们研究了合成和生长条件对烧绿石氧化物钛酸钬的磁性、结构和组成性质的影响,并证明了一种生长高质量化学计量比单晶的方法。在不同温度下合成了一系列具有不同Ti含量的多晶样品(-0.08 \leqslant x \leqslant 0.08,标称成分为Ho 2 Ti 2 + x O 7),并使用粉末X射线衍射进行表征。结果表明,在1500 °C的较高温度下合成粉末产生单相化合物。缺Ti粉末由于填充(Ho进入Ti位置)而显示晶格常数增加,而富Ti粉末由于反填充(Ti进入Ho位置)而显示晶格常数减小。发现在O2中的后退火对于完成抗填充过程是必要的。传统的浮区(FZ)技术的使用引入Ti不足,填充,和氧空位在生长的晶体。报道了用移动溶剂浮区法生长高结构质量、化学计量比的Ho_2Ti_2O_7单晶。交流磁化率的测量结果表明,化学计量比的晶体显示出较高的冰冻结温度,表明晶体质量和化学计量比起着关键的作用,该化合物的低温自旋冰性能。
Magnetic Behaviour of the $Bi_{2-y} Sr_y Ir_2 O_7$ Pyrochlore Solid Solution
研究了Bi $_{2-y}$ Sr $_{y}$ Ir $_{2}$ O $_{7}$体系在2 ~ 300 K温度范围内的磁化率随温度的变化关系。根据这些测量结果,固溶体$(0\leq y\leq 0.9)$没有显示出任何磁转变;然而,从居里-外斯定律发生了明显的偏离,并且该系统的磁行为可以归因于短程磁序,这也存在于几个几何阻挫系统中。泡利磁化率随着Sr含量的增加而降低,这可以与样品中向Ir $^{5+}$的偏移相关联; Ir的有效磁矩也降低。估计的威尔逊比表明存在强的电子-电子相关。
Low temperature Spin freezing and Diffuse Magnetic Correlations in Tb$_{2}$Zr$_{2-x}$Ti$_{x}$O$_{7}$ (x = 0, 0.5)
Indian Institute of Technology Mandi(印度理工学院曼迪分校);Heidelberg University(海德堡大学);ISIS Neutron and Muon Source, STFC Rutherford Appleton Laboratory(STFC拉瑟福德阿普尔顿实验室ISIS中子与缪子源);Center for Quantum Science and Technologies, Indian Institute of Technology Mandi(印度理工学院曼迪分校量子科学与技术中心)
Evidence for Emergent Kagome Spin Configuration with Concomitant Transverse and Longitudinal Spin-Glass Freezing in the Chemically Ordered M-type Hexaferrite BaFe12O19
磁系统中的阻挫效应传统上被研究考虑预先存在的高温顺磁相的无序或晶格几何形状。我们在这里提出的证据出现的几何挫折作为温度的函数,由于自旋倾斜的长程有序(LRO)的亚铁磁(FMI)相的BaFe 12 O 19(BFO),M型六角铁氧体的巨大的技术应用。BFO的中子散射和磁化率的研究结果表明,第一次出现的高度简并kagome自旋组态的基面自旋分量的BFO与伴随的自旋的横向和纵向分量的冻结导致两个自旋玻璃转变共存的LRO FMI相。我们的研究结果模拟了集中海森堡系统的理论预测,即使在BFO挫折的来源是晶格的几何形状,而不是网站的混乱。我们相信,我们的研究结果将刺激理论研究,以解开物理学的自旋玻璃过渡LRO系统由于新兴的几何挫折,一个方面,至今仍未探索。我们也相信,这项工作将鼓励进一步的实验研究,在寻找低温自旋玻璃转变(s)在LRO相的各种六角铁氧体,甚至其他LRO磁性化合物的自旋排列在三角形,烧绿石和尖晶石晶格没有任何替代无序。
Wasp -- Waisted loop and Spin frustration in Dy$_{2-x}$Eu$_x$Ti$_2$O$_7$ Pyrochlore
研究了Dy $_{2-x}$ Eu $_x$ Ti $_2$ O $_7$的拉曼光谱和交流、直流磁化强度。在Raman光谱中,Dy $_{2-x}$ Eu $_x$ Ti $_2$ O $_7$中所有声子模随Eu含量的系统位移证实了Dy $^{3+}$离子被Eu ~(3+)离子取代。高浓度的Eu在Dy $_{2-x}$ Eu $_x$ Ti $_2$ O $_7$中诱导了偶极交换相互作用和晶场相互作用。富Eu样品(x=1.8和1.9)的磁滞回线存在蜂腰现象,这是由于偶极场和各向异性交换相互作用共存的结果。交流磁化率在x = 1.5,1.8,1.9的样品中显示了Dy $^{3+}$和Eu $^{3+}$离子的两个单离子自旋冻结跃迁。
Investigations of the effect of nonmagnetic Ca substitution for magnetic Dy on spin-freezing in Dy2Ti2O7
通过对Dy1.8Ca0.2Ti2O7样品的交流磁化率χ ac(T)、直流磁化率χ(T)、等温磁化强度M(H)和热容C_p(T)的测量,研究了部分Ca取代空穴掺杂Dy 2 Ti 2 O 7的物理性质.自旋冰系统Dy_2Ti_2O_7在16 K附近表现出自旋玻璃型的冻结行为。对Dy1.8Ca0.2Ti2O7的频率相关χ ac(T)数据的分析表明,Ca取代对自旋冻结行为有显著影响。磁性Dy 3+的部分Ca 2+取代的效果类似于先前对Y 3+取代的Dy 2-xYxTi 2 O 7的研究(对于低水平的稀释),但是Ca对自旋冻结行为的抑制显著强于Y。Cole-Cole图分析表明Dy1.8Ca0.2Ti2O7和Dy 2 Ti 2 O 7一样具有半圆形特征和单一弛豫模式。10%Ca ~(2+)取代Dy ~(3+)离子所产生的空穴对Dy_2 Ti_2 O_7的绝缘性能没有明显的影响。
Signatures of a gearwheel quantum spin liquid in a spin-$\frac{1}{2}$ pyrochlore molybdate Heisenberg antiferromagnet
我们从理论上研究了最近合成的Lu $_2$ Mo $_2$ O $_5$ N $_2$材料的低温相,这是一种非常罕见的$S=1/2$三维烧绿石海森堡反铁磁体的实现,其中Mo $^{5+}$是$S=1/2$磁性物种。尽管居里-外斯温度($Θ_{\rm CW}$)为$-121(1)$ K,但实验没有发现磁有序$or$自旋冻结到$T^*\approx0.5$ K的特征。利用密度泛函理论,我们发现,该化合物是很好地描述了海森堡模型与交换参数的第三个最近的邻居。通过赝费米子泛函重整化群方法的分析,这个模型揭示了顺磁行为的温度至少$T=|Θ_{\rm CW}|/100$,在暗示可能的三维量子自旋液体的实验结果一致。在倒易空间中的自旋磁化率分布显示动量依赖的功能,形成一个"齿轮"的模式,表征什么可以被视为一个熔融版本的手性noncoplanar无公度螺旋秩序下的量子涨落的作用。我们计算的倒易空间磁化率图提供了基准,为未来的中子散射实验上的单晶Lu $_2$ Mo $_2$ O $_5$ N $_2$。
Real-space investigation of short-range magnetic correlations in fluoride pyrochlores NaCaCo$_2$F$_7$ and NaSrCo$_2$F$_7$ with magnetic pair distribution function analysis
我们目前的飞行时间中子总散射和极化中子散射测量的磁阻挫化合物NaCaCo $_2$ F $_7$和NaSrCo $_2$ F $_7$,这属于一类最近发现的基于过渡金属和氟的烧绿石化合物。采用磁对分布函数(mPDF)技术对实际空间中的总散射数据进行分析和建模。我们发现,以前提出的模型的短程XY-类似的相关性与长度尺度为10-15纳米,结合最近邻共线反铁磁相关性,准确地描述了在低温下的mPDF数据,确认磁性基态在这些材料。极化中子散射数据进一步验证了该模型。从mPDF和极化中子散射数据的温度依赖性的分析,我们发现,短程相关性坚持在最近邻长度尺度高达200 K,大约两个数量级高于这些化合物的自旋冻结温度。这些结果突出了这些新的烧绿石化合物所提供的机会,研究在相对较高的温度下的几何挫折的影响,同时也推进了mPDF技术,并提供了一个新的机会,调查一个真正的短程有序磁基态直接在真实的空间。
Spin liquid state in a three-dimensional pyrochlore-like frustrated magnet
Indian Institute of Technology Madras(马德拉斯理工学院);Institute for Basic Science(基础科学研究院);CEA(法国原子能和替代能源委员会);CNRS(法国国家科学研究中心);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);Institut Laue-Langevin(朗之万研究所);STFC Rutherford Appleton Laboratory(STFC卢瑟福阿普尔顿实验室);Sungkyunkwan University(成均馆大学);Quantum Centre of Excellence for Diamond and Emergent Materials, Indian Institute of Technology Madras(马德拉斯理工学院钻石与新兴材料量子卓越中心)
Low temperature ferromagnetic properties, magnetic field induced spin order and random spin freezing effect in Ni1.5Fe1.5O4 ferrite; prepared at different pH values and annealing temperatures
Evolution of structure and magnetism across the metal-insulator transition in the pyrochlore iridate $($Nd$_{1-x}$Ca$_x)_2$Ir$_2$O$_7$
我们报告的演化的热金属绝缘体转变的多晶样品的Nd $_2$ Ir $_2$ O $_7$空穴掺杂后,通过取代Nd $^{3+}$的Ca $^{2+}$。Ca取代介导的填充控制莫特样过渡,最小的可分辨的结构变化,而不改变网站的对称性。局部结构证实,Ca取代不会导致局部化学相分离,吸收光谱确定,Ir阳离子保持自旋轨道纠缠的电子配置。的金属-绝缘体的转变与反铁磁有序的Ir亚晶格上的所有测量的样品相一致,都降低了起始温度与Ca含量。弱低温上升的磁化率和电阻率的样品与高钙含量表明,钕亚晶格反铁磁性继续耦合到金属制度的载体。
Electronic structure by X-ray absorption spectroscopy and observation offield induced unusually slowspin relaxation from magnetic properties in pyrochlore Eu$_{2-x}$Fe$_x$Ti$_2$O$_7$
Unusual double-peak specific heat and spin freezing in a spin-2 triangular lattice antiferromagnet FeAl$_{2}$Se$_{4}$
本文报道了三角晶格铁硫系反铁磁体FeAl $_{2}$ Se $_{4}$的性质。自旋磁化率显示出明显的反铁磁相互作用,居里-外斯温度Θ $_{CW}$ ~-200 K,自旋为2的局域磁矩。尽管有一个大的旋转和一个大的|Θ $_{CW}$|的低温行为与传统的经典磁体是不相容的。没有检测到低至0.4K的长程序。FeAl $_{2}$ Se $_{4}$的比热与NiGa $_{2}$ S $_{4}$相似,在低温下呈现出不寻常的双峰结构和T $^{2}$幂律,这分别归因于四极自旋关联和Halperin-Saslow模.自旋冻结发生在~ 14 K,低于该温度的弛豫动力学由交流磁化率探测。我们的结果与自旋为1的海森伯和双二次自旋相互作用系统的早期理论是一致的。我们认为,四极关联和规范玻璃动力学的早期建议可以很好地扩展到FeAl $_{2}$ Se $_{4}$。我们的结果提供了有用的见解与高自旋的受抑量子磁体的磁性。
Fragile singlet ground state magnetism in pyrochlore osmates R2Os2O7 (R=Y and Ho)
用直流磁化率、交流磁化率、比热容和中子粉末衍射方法研究了烧绿石锇酸盐Y $_2$ Os $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Os $_2$ O $_7$的单重基态磁性。尽管预期的非磁性单线态在强自旋轨道耦合(SOC)限制为Os $^{4+}$($5d^4$),Y $_2$ Os $_2$ O $_7$表现出自旋玻璃(SG)基态低于4 K弱磁性,这表明可能接近量子相变之间的非磁性状态在强SOC限制和磁性状态在强超交换限制。Ho $_2$ Os $_2$ O $_7$具有与Y $_2$ Os $_2$ O $_7$相同的结构畸变。而Ho $_2$ Os $_2$ O $_7$中的Os亚晶格在低于36K时表现出长程磁有序。Y $_2$ Os $_2$ O $_7$和Ho $_2$ Os $_2$ O $_7$之间的磁性基态的显著差异表明$R_2$ Os $_2$ O $_7$中的单重态基态磁性是脆弱的,并且可以被弱$4f-5d$相互作用干扰。
Single crystal growth of the pyrochlores $R_2$Ti$_2$O$_7$ ($R$ = rare earth) by the optical floating-zone method
本文报道了用光学浮区法生长稀土钛酸盐$R_2$ Ti $_2$ O $_7$($R$ = Gd,Tb,Dy,Ho,Y,Er,Yb和Lu)和掺Y Tb $_{2-x}$ Y $_x$ Ti $_2$ O $_7$($x$ = 0.2和1)晶体的系统研究。成功地获得了高质量的单晶,并仔细优化了生长条件。氧分压是最重要的参数,根据稀土离子半径的不同,氧分压在0.1- 0.4MPa之间较为合适。生长速率是另一个参数,发现对于不同的稀土离子为2.5- 4 mm/h。X射线衍射数据表明这些晶体具有良好的结晶性。这些晶体的基本物理性质的特点是由磁化率和比热测量。