We present muon spin rotation and relaxation ($μ$SR) results for chalcogenide spinels CuCr$_2$X$_4$ with X= S and Se. Both compounds are known as ferromagnetic metals with high Curie temperatures. Our $μ$SR and magnetization data show clear signatures for additional magnetic transitions far below the respective Curie temperatures. They can be related to changes in the Cr valence system from the mixed valence between Cr$^{3+}$ and Cr$^{4+}$ at high temperatures with collinear ferromagnetism to a charge-ordered state at low temperatures with a different ferromagnetic structure. Our results demonstrate that the electronic systems and the related spin structures of both compounds are more complex than assumed so far.
Magnetism and electronic dynamics in $CuCr_{2-x}Sn_xS_4$ spinels studied by transferred hyperfine fields at $^{119}Sn$ and muon spin rotation and relaxation
研究了NiMn_2O_4(NMO)-Fe_3O_4等结构尖晶石-尖晶石界面的磁性。虽然磁转变温度的NMO膜被保存,无论是散装和界面敏感的测量表明,界面具有很强的界面磁耦合到室温。NMO薄膜的铁磁转变温度为60 K,而NiFe_2 O_4和MnFe_2 O_4在室温下都是铁磁的。我们的实验结果表明,这些磁性能产生于一个薄的互扩散区(Fe,Mn,Ni)3 O 4在界面导致Mn和Ni的磁性能类似于MnFe 2 O 4和NiFe 2 O 4。
Magnetic order induced crystal symmetry lowering in ACr$_2$O$_4$ ferrimagnetic spinels
我们证明,复杂的自旋序的开始在ACr $_2$ O $_4$尖晶石与磁性A $=$ Co,Fe和Cu离子降低晶格对称性。这是清楚地表明各向异性晶格动力学的出现-作为证据的明显的声子分裂-即使当实验探测静态扭曲失败。我们发现,在磁性相的晶体对称性减少从四方晶系的FeCr $_2$ O $_4$和CuCr $_2$ O $_4$与Jahn-Teller活性A位离子。FeCr $_2$ O $_4$中的锥形自旋结构也表现在声子频率上。相比之下,没有轨道自由度的多铁性CoCr $_2$ O $_4$在其基态保持接近立方。
用光谱法研究了ACr_2 O_4铬尖晶石氧化物磁性半导体在T=10- 335 K宽温区的晶格结构动力学性质。A位离子(A=Mn,Fe,Co,Ni和Cu)的系统变化表明,3d轨道在A位的占据对晶格动力学有很大影响。对于具有轨道简并的化合物(FeCr 2 O 4、NiCr 2 O 4和CuCr 2 O 4),在Jahn-Teller转变和随后的长程磁序开始时,观察到红外活性声子模式的清晰分裂和/或沉默振动模式的激活。虽然MnCr 2 O 4和CoCr 2 O 4显示出多铁性和磁电特性,但在没有轨道简并的尖晶石化合物中没有发现相当大的磁弹性,因为它们即使在其磁性基态也紧密地保持高温立方尖晶石结构。除了晶格振动,还研究了A $^{2+}$离子的原子内3d-3d跃迁,以确定晶体场和Racah参数以及自旋轨道耦合的强度。
Stabilization of high-pressure GeCu$_{2}$O$_{4}$ spinel cuprate with quasi-1D $S=1/2$ chains in the epitaxial thin-film form
GeCu $_2$ O $_4$是一种高压可恢复的铜酸盐,具有强烈的四方形细长尖晶石结构和由$S=1/2$ CuO $_2$线性链形成的磁性晶格,具有受抑交换相互作用和奇异磁性行为。在这里,我们报告了(001)取向的MgAl $_2$ O $_4$衬底上GeCu $_2$ O $_4$外延薄膜的第一次稳定化。采用\emph{in-situ}反射高能电子衍射、原子力显微镜、X射线反射率、X射线衍射和X射线光电子能谱学等对所开发的生长模式、表面形貌、晶体结构和铜的价态进行了表征。大单晶GeCu $_2$ O $_4$薄膜的可用性为全面研究这种特殊化合物的物理性质(包括磁性和多铁性)铺平了道路。
Entropy engineering and tunable magnetic order in the spinel high entropy oxide
尖晶石氧化物是一个理想的设置,以探讨之间的相互作用的构型熵,网站的选择性,和高熵氧化物的磁性。在这项工作中,我们表征的尖晶石(Cr,Mn,Fe,Co,Ni)$_3$ O $_4$的磁性和研究其磁性的演变作为一个功能的非磁性镓取代。在这里研究的组合物的范围内,从0%至40%的Ga,磁化率和粉末中子衍射测量表明,亚铁磁秩序是强大的尖晶石HEO。然而,我们也发现,亚铁磁秩序是高度可调的,与有序温度,饱和和亚晶格的时刻,和磁硬度都显着变化的Ga浓度的函数。通过X-射线吸收和磁性圆二色性,我们能够将这种磁性可调性与尖晶石结构中的各种阳离子和四面体和八面体位点之间的强位点选择性相关联。特别是,我们发现,虽然镍和铬在很大程度上不受影响的替代与Ga,锰,钴和铁的占位率分别显着重新分配。Ga取代还需要过渡金属价态的总体降低,并且这完全由Mn容纳。最后,我们表明,虽然网站的选择性有一个整体的抑制作用的构型熵,在一定范围内的组合物,Ga取代产生了显着的构型熵增加,并可能赋予额外的稳定。尖晶石氧化物可以从低熵到高熵状态无缝调整,使其成为熵工程的理想平台。
Anisotropic Band-Split Magnetism in Magnetostrictive CoFe$_2$O$_4$
The University of Manchester(曼彻斯特大学);University of St Andrews(圣安德鲁斯大学);University of Edinburgh(爱丁堡大学);Tohoku University(东北大学);Tokyo Metropolitan University(东京都立大学);Kyoto University(京都大学);Paul Scherrer Institut(保罗谢尔研究所);STFC Rutherford Appleton Laboratory(STC卢瑟福阿普尔顿实验室);Royal Holloway University of London(伦敦皇家霍洛威学院)