STABILIZATION OF THE COLLINEAR PLATEAU PHASE BY THERMAL FLUCTUATIONS IN THE DILUTED TRIANGULAR LATTICE ANTIFERROMAGNET Rb(1-x)KxFe(MoO4)2

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The triangular lattice antiferromagnet RbFe(MoO4)2 orders antiferromagnetically in a planar 120°-structure below TN≈ 4 K. A striking feature of RbFe(MoO4)2 magnetic phase diagram is the presence of collinear «1/3-plateau» magnetic phase, which is stabilized by thermal and quantum fluctuations at magnetic fields in the vicinity of 1/3 of a saturation field. Quenched disorder caused by impurities is predicted to act against the effect of fluctuations and to suppress collinear plateau phase [V. S. Maryasin and M. E. Zhitomirsky, Phys. Rev. Lett. 111, 247201 (2013)]. Balance between thermal and quantum fluctuations and «static» impurity-induced disorder is temperature-sensitive, which allows thermal fluctuations to take over the effect of static disorder and leads to the restoration of the fluctuation-stabilized «1/3-plateau» phase on heating. Here we present experimental results directly confirming this prediction and demonstrating re-establishment of the plateau-like phase in the diluted Rb(1-x)KxFe(MoO4)2 sample at moderate dilution level x=0.15 on increasing the temperature.

Sobre autores

V. Glazkov

P. L. Kapitza Institute for Physical Problems, Russian Academy of Sciences

Email: glazkov@kapitza.ras.ru
Moscow, Russia

J. Krastilevskiy

P. L. Kapitza Institute for Physical Problems, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

Bibliografia

  1. P. W. Anderson, Resonating Valence Bonds: A New Kind of Insulator?, Mater. Res. Bull. 8, 153 (1973); doi: 10.1016/0025-5408(73)90167-0.
  2. P. Fazekas and P. W. Anderson, On the Ground State Properties of the Anisotropic Triangular Antiferromagnet, Phil. Mag. 30, 423 (1974); doi: 10.1080/14786439808206568.
  3. S. Miyashita, A Variational Study of the Ground State of Frustrated Quantum Spin Models, J. Phys. Soc. Jpn. 53, 44 (1984); doi: 10.1143/JPSJ.53.44.
  4. S. Miyashita and H. Shiba, Nature of the Phase Transition of the Two-Dimensional Antiferromagnetic Plane Rotator Model on the Triangular Lattice, J. Phys. Soc. Jpn. 53, 1145 (1984); doi: 10.1143/JPSJ.53.1145.
  5. M. F. Collins and O. A. Petrenko, Triangular Antiferromagnets, Can. J. Phys. 75, 605 (1997); doi: 10.1139/p97-007
  6. Y. Nishiwaki, K. Iio, and T. Mitsui, Multiferroic Phase Transitions of Triangular-Lattice-Antiferromagnet RbCoBr3, J. Korean Phys. Soc. 46, 285 (2005).
  7. M. Kenzelmann, G. Lawes, A. B. Harris, G. Gasparovic, C. Broholm, A. P. Ramirez, G. A. Jorge, M. Jaime, S. Park, Q. Huang, A. Ya. Shapiro, and L. A. Demianets, Direct Transition from a Disordered to a Multiferroic Phase on a Triangular Lattice, Phys. Rev. Lett. 98, 267205 (2007); doi: 10.1103/Phys-RevLett.98.267205.
  8. A. L. Chernyshev and M. E. Zhitomirsky, Spin Waves in a Triangular Lattice Antiferromagnet: Decays, Spectrum Renormalization, and Singularities, Phys. Rev. B 79, 144416 (2009); doi: 10.1103/Phys-RevB.79.144416.
  9. H. Kawamura, Spin-Wave Analysis of the Antiferromagnetic Plane Rotator Model on the Triangular Lattice — Symmetry Breaking in a Magnetic Field, J. Phys. Soc. Jpn. 53, 2452 (1984); doi: 10.1143/JPSJ.53.2452.
  10. A. V. Chubukov and D. I. Golosov, Quantum theory of an antiferromagnet on a triangular lattice in a magnetic field, J. Phys. Condens.Matter 3, 69 (1991), doi: 10.1088/0953-8984/3/1/005
  11. H. Kawamura and S. Miyashita, Phase Transition of the Heisenberg Antiferromagnet on the Triangular Lattice in a Magnetic Field, J. Phys. Soc. Jpn. 54, 4530 (1985); doi: 10.1143/JPSJ.54.4530.
  12. T. Coletta, T. A. Toth, K. Penc, and F. Mila, Semiclassical Theory of the Magnetization Process of the Triangular Lattice Heisenberg Model, Phys. Rev. B 94, 075136 (2016); doi: 10.1103/Phys-RevB.94.075136.
  13. A. I. Smirnov, H. Yashiro, S. Kimura, M. Hagiwara, Y. Narumi, K. Kindo, A. Kikkawa, K. Katsumata, A. Ya. Shapiro, and L. N. Demianets, Triangular Lattice Antiferromagnet RbFe(MoO4)2 in High Magnetic Fields, Phys. Rev. B 75, 134412 (2007); doi: 10.1103/PhysRevB.75.134412.
  14. Y. Shirata, H. Tanaka, A. Matsuo, and K. Kindo, Experimental Realization of a Spin-1/2 Triangular-Lattice Heisenberg Antiferromagnet, Phys. Rev. Lett. 108, 057205 (2012); doi: 10.1103/Phys-RevLett.108.057205.
  15. T. Susuki, N. Kurita, T. Tanaka, H. Nojiri, A. Matsuo, K. Kindo, and H. Tanaka, Magnetization Process and Collective Excitations in the S=1/2 Triangular-Lattice Heisenberg Antiferromagnet Ba3CoSb2O9, Phys. Rev. Lett. 110, 267201 (2013); doi: 10.1103/PhysRevLett.110.267201.
  16. V. S. Maryasin and M. E. Zhitomirsky, Triangular Antiferromagnet with Nonmagnetic Impurities, Phys. Rev. Lett. 111, 247201 (2013); doi: 10.1103/Phys-RevLett.111.247201.
  17. S. A. Klimin, M. N. Popova, B. N. Mavrin, P. H. M. van Loosdrecht, L. E. Svistov, A. I. Smirnov, L. A. Prozorova, H.-A. Krug von Nidda, Z. Seidov, A. Loidl, A. Ya. Shapiro, and L. N. Demianets, Structural Phase Transition in the Two-Dimensional Triangular Lattice Antiferromagnet RbFe(MoO4)2, Phys. Rev. B 68, 174408 (2003); doi: 10.1103/Phys-RevB.68.174408.
  18. T. Inami, Neutron Powder Diffraction Experiments on the Layered Triangular-Lattice Antiferromagnets RbFe(MoO4)2 and CsFe(SO4)2, J. Solid State Chem. 180, 2075 (2007); doi: 10.1016/j.jssc.2007.04.022.
  19. L. E. Svistov, A. I. Smirnov, L. A. Prozorova, O. A. Petrenko, L. N. Demianets, and A. Ya. Shapiro, Quasi-Two-Dimensional Antiferromagnet on a Triangular Lattice RbFe(MoO4)2, Phys. Rev. B 67, 139901 (2003); doi: 10.1103/PhysRevB.67.094434.
  20. A. I. Smirnov, L. E. Svistov, L. A. Prozorova, O. A. Petrenko, and M. Hagiwara, Triangular Lattice Antiferromagnet RbFe(MoO4)2, Phys.-Usp. 53, 844 (2010); doi: 10.3367/UFNe.0180.201008l.0880.
  21. L. E. Svistov, L. A. Prozorova, N. Buttgen, A. Ya. Shapiro, and L. N. Demyanets, 87Rb NMR study of the magnetic structure of the quasi-twodimensional antiferromagnet RbFe(MoO4)2 on a triangular lattice, JETP Lett. 81, 102 (2005); doi: 10.1134/1.1897999.
  22. Yu. A. Sakhratov, L. E. Svistov, and A. P. Reyes, Anisotropy Stabilized Magnetic Phases of the Triangular Antiferromagnet RbFe(MoO4)2, JETP 137, 526 (2023); doi: 10.1134/S1063776123100102.
  23. A. I. Smirnov, T. A. Soldatov, O. A. Petrenko, A. Takata, T. Kida, M. Hagiwara, M. E. Zhitomirsky, and A. Ya. Shapiro, Competition Between Dynamic and Structural Disorder in a Doped Triangular Antiferromagnet RbFe(MoO4)2, J. Phys.: Conf. Ser. 969, 012115 (2018); doi: 10.1088/1742-6596/969/1/012115.
  24. J. S.White, Ch. Niedermayer, G. Gasparovic, C. Broholm, J. M. S. Park, A. Ya. Shapiro, L. A. Demianets, and M. Kenzelmann, Multiferroicity in the Generic Easy-Plane Triangular Lattice Antiferromagnet RbFe(MoO4)2, Phys. Rev. B 88, 060409(R) (2013); doi: 10.1103/PhysRevB.88.060409.
  25. A. I. Smirnov, T. A. Soldatov, O. A. Petrenko, A. Takata, T. Kida, M. Hagiwara, A. Ya. Shapiro, and M. E. Zhitomirsky, Order by Quenched Disorder in the Model Triangular Antiferromagnet RbFe(MoO4)2, Phys. Rev. Lett. 119, 047204 (2017); doi: 10.1103/PhysRevLett.119.047204.
  26. Yu. A. Sakhratov, M. Prinz-Zwick, D. Wilson, N. Buttgen, A. Ya. Shapiro, L. E. Svistov, and A. P. Reyes, Magnetic Structure of the Triangular Antiferromagnet RbFe(MoO4)2 weakly doped with nonmagnetic K+ ions studied by NMR, Phys. Rev. B 99, 024419 (2019); doi: 10.1103/Phys-RevB.99.024419.
  27. V. N. Glazkov, C. Marin, and J.-P. Sanchez, Observation of a Transverse Magnetization in the Ordered Phases of the Pyrochlore Magnet Gd2Ti2O7, J. Phys.: Condens. Matter 18, L429 (2006); doi: 10.1088/0953-8984/18/34/L01.
  28. O. A. Petrenko, M. R. Lees, G. Balakrishnan, V. N. Glazkov, and S. S. Sosin, Magnetic Phases in a Gd2Ti2O7 pyrochlore for a field applied along the [100] axis, Phys. Rev. B 85, 180412(R) (2012); doi: 10.1103/PhysRevB.85.180412.
  29. I. Sheikin, A. Groger, S. Raymond, D. Jaccard, D. Aoki, H. Harima, and J. Flouquet, High Magnetic Field Study of CePd2Si2, Phys. Rev. B 67, 094420 (2003); doi: 10.1103/PhysRevB.67.094420.
  30. M. T. Heinila and A. S. Oja, Selection of the Ground State in Type-I fcc Antiferromagnets in an External Magnetic Field, Phys. Rev. B 48, 7227 (1993); doi: 10.1103/PhysRevB.48.7227.
  31. V. N. Glazkov, Reminiscence of a Magnetization Plateau in a Magnetization Processes of Toy-Model Triangular and Tetrahedral Clusters, JETP 128, 464 (2019); doi: 10.1134/S106377611903004X.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».