Vliyanie vneshnego magnitnogo polya na dinamicheskie i staticheskie svoystva anizotropnogo negeyzenbergovskogo magnetika so spinom S = 1

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Изучено поведение негейзенберговского магнетика с одноионной анизотропией «легкая плоскость» во внешнем магнитном поле, перпендикулярном базисной плоскости. Установлено, что при наличии большого биквадратичного обменного взаимодействия конкуренция одноионной анизотропии и внешнего магнитного поля приводит к образованию «угловой слабо намагниченной» фазы с ненулевым средним магнитным моментом. Показано, что в зависимости от соотношения материальных параметров в системе кроме угловой слабо намагниченной фазы реализуются парамагнитная фаза (при больших значениях магнитного поля) и квадрупольная фаза (при больших значениях константы одноионной анизотропии). Анализ свободной энергии и спектров элементарных возбуждений позволяет построить фазовую диаграмму исследуемой системы и установить тип фазовых переходов.

References

  1. А. Ф. Андреев, В. И. Марченко, УФН 130, 39 (1980).
  2. А. Ф. Андреев, И. А. Грищук, ЖЭТФ 87, 467 (1984) [А. F. Andreev and I. A. Grischuk, Sov. Phys. JETP 60, 267 (1984)].
  3. L. E. Svistov, T. Fujita, H. Yamaguchi, S. Kimura, K. Omura, A. Prokofiev, A. I. Smirnov, Z. Honda, and M. Hagiwara, Pis'ma v ZhETF 93, 24 (2011), doi: 10.1134/S0021364011010073.
  4. M. E. Zhitomirsky and H. Tsunetsugu, EPL 92, 37001 (2010), doi: 10.1209/0295-5075/92/37001.
  5. P. Chandra and P. Coleman, Phys. Rev. Lett. 66, 100 (1991), doi: 10.1103/PhysRevLett.66.100.
  6. A. V. Chubukov, Phys. Rev. B 44, 4693 (1991), doi: 10.1103/PhysRevB.44.4693.
  7. V. M. Matveev, Sov. Phys. JETP 38, 813 (1974).
  8. F. Michaud, F. Vernay, and F. Mila, Phys. Rev. B 84, 184424 (2011), doi: 10.1103/PhysRevB.84.184424.
  9. B. A. Ivanov and A. K. Kolezhuk, Phys. Rev. B 68, 052401 (2003), doi: 10.1103/PhysRevB.68.052401.
  10. А. М. Переломов, УФН 123, 23 (1977) @@ A. M. Perelomov, Phys.-Uspekhi 20, 703 (1977), doi: 10.1070/PU1977v020n09ABEH005459.
  11. N. Papanikolaou, Nucl. Phys. B 305, 367 (1988), DOI: 0169-6823/88/03.50.
  12. Yu. A. Fridman, O. A. Kosmachev, and Ph. N. Klevets, J. Magn. Magn. Mater. 325, 125 (2013), doi: 10.1016/j.jmmm.2012.08.027.
  13. Yu. A. Fridman, O. A. Kosmachev, A. K. Kolezhuk, and B. A. Ivanov, Phys. Rev. Lett. 106, 097202 (2011), doi: 10.1103/PhysRevLett.106.097202.
  14. O. A. Космачев, Ю. А. Фридман, Е. Г. Галкина, Б. А. Иванов, ЖЭТФ 147, 320 (2015) @@ O. A. Kosmachev, Yu. A. Fridman, E. G. Galkina, and B. A. Ivanov, JETP 120, 281 (2015), doi: 10.1134/S1063776115010021.
  15. O. A. Космачев, Ю. А. Фридман, Б. А. Иванов, Письма в ЖЭТФ 105, 444 (2017) @@ O. A. Kosmachev, Yu. A. Fridman, and B. A. Ivanov, JETP Lett. 105, 453 (2017), doi: 10.7868/S0370274X17070074.
  16. E. G. Galkina, B. A. Ivanov, O. A. Kosmachev, and Yu. A. Fridman, Low Temp. Phys. 41, 382 (2015), doi: 10.1063/1.4921470.
  17. A. Lauchli, F. Mila, and K. Penc, Phys. Rev. Lett. 97, 087205 (2006), doi: 10.1103/PhysRevLett.97.087205.
  18. A. Smerald and N. Shannon, Phys. Rev. B 88, 184430 (2013), doi: 10.1103/PhysRevB.88.184430.
  19. Е. И. Нагаев, Магнетики со сложными обменными взаимодействиями, Наука, Москва (1988).
  20. A. A. Zvyagin and V. V. Slavin, Phys. Rev. B 106, 054429 (2022), doi: 10.1103/PhysRevB.106.054429.
  21. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Электродинамика сплошных сред, под ред. Е. М. Лифшица, Л. П. Питаевского, Наука, Москва (1982).
  22. А. И. Ахизер, В. Г. Барьяхтар, С. В. Пелетминский, Спиновые волны, Наука, Москва (1967).
  23. Жен П. де, Физика жидких кристаллов, Мир, Москва (1977).
  24. E. Fradkin, S. A. Kivelson, M. J. Lawler, J. P. Eisenstein, and A. P. Mackenzie, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 1, 153 (2010).
  25. J.-H. Chu, H.-H. Kuo, J. G. Analytis, and I. R. Fisher, Science 337, 710 (2012), doi: 10.1126/science.1221713.
  26. R. M. Fernandes, A. V. Chubukov, and J. Schmalian, Nat. Phys. 10, 97 (2014), doi: 10.1038/nphys2877.
  27. A. A. Zvyagin, V. V. Slavin, and G. A. Zvyagina, Phys. Rev. B 107, 134421 (2023), doi: 10.1103/PhysRevB.107.134421.
  28. S. Jiang, J. Romhanyi, S. R. White, M. E. Zhitomirsky, and A. L. Chernyshev, Phys. Rev. Lett. 130, 116701 (2023), doi: 10.1103/PhysRevLett.130.116701.
  29. F. Mila, Physics 10, 64 (2017).
  30. R. Nath, A. A. Tsirlin, H. Rosner, and C. Geibel, Phys. Rev. B 78, 064422 (2008), doi: 10.1103/PhysRevB.78.064422.
  31. M. Yoshida, K. Nawa, H. Ishikawa, M. Takigawa, M. Jeong, S. Kranmer, M. Horvatic, C. Berthier, K. Matsui, T. Goto, S. Kimura, T. Sasaki, J. Yamaura, H. Yoshida, Y. Okamoto, and Z. Hiroi, Phys. Rev. B 96, 180413(R) (2017), doi: 10.1103/PhysRevB.96.180413.
  32. A. Orlova, E. L. Green, J. M. Law, D. I. Gorbunov, G. Chanda, S. Kranmer, M. Horvatic, R. K. Kremer, J. Wosnitza, and G. L. J. A. Rikken, Phys. Rev. Lett. 118, 247201 (2017), doi: 10.1103/PhysRevLett.118.247201.
  33. K. Y. Povarov, V. K. Bhartiya, Z. Yan, and A. Zheludev, Phys. Rev. B 99, 024413 (2019), doi: 10.1103/PhysRevB.99.024413.
  34. V. K. Bhartiya, K. Y. Povarov, D. Blosser, S. Bettler, Z. Yan, S. Gvasaliya, S. Raymond, E. Ressouche, K. Beauvois, J. Xu, F. Yokaichiya, and A. Zheludev, Phys. Rev. Research 1, 033078 (2019), doi: 10.1103/PhysRevResearch.1.033078.
  35. F. Landolt, S. Bettler, Z. Yan, S. Gvasaliya, A. Zheludev, S. Mishra, I. Sheikin, S. Kramer, M. Horvatic, A. Gazizulina, and O. Prokhnenko, Phys. Rev. B 102, 094414 (2020), doi: 10.1103/PhysRevB.102.094414.
  36. K. M. Ranjith, F. Landolt, S. Raymond, A. Zheludev, and M. Horvatic, Phys. Rev. B 105, 134429 (2022), doi: 10.1103/PhysRevB.105.134429.
  37. D. Flavian, S. Hayashida, L. Huberich, D. Blosser, K. Y. Povarov, Z. Yan, S. Gvasaliya, and A. Zheludev, Phys. Rev. B 101, 224408 (2020), doi: 10.1103/PhysRevB.101.224408.
  38. J. A. M. Huhtamaki, T. P. Simula, M. Kobayashi, and K. Machida, Phys. Rev. A, 80, 051601(R) (2009), doi: 10.1103/PhysRevA.80.051601.
  39. O. Morsch and M. Oberthaler, Rev. Mod. Phys. 78, 179 (2006), doi: 10.1103/RevModPhys.78.179.
  40. F. Zhou and M. Snoek, Ann. Phys. 308, 692 (2003), doi: 10.1016/j.aop.2003.08.009.
  41. M. Gen, T. Nomura, D. I. Gorbunov, S. Yasin, P. T. Cong, C. Dong, Y. Kohama, E. L. Green, J. M. Law, M. S. Henriques, J. Wosnitza, A. A. Zvyagin, V. O. Cheranovskii, R. K. Kremer, and S. Zherlitsyn, Phys. Rev. Research 1, 033065 (2019), 10.1103/PhysRevResearch.1.033065.
  42. M. Blume and Y. Y. Hsieh, J. Appl. Phys. 40, 1249 (1969), doi: 10.1063/1.1657616.
  43. E. G. Galkina, B. A. Ivanov, and V. I. Butrim, Low Temp. Phys. 40, 635 (2014), doi: 10.1063/1.4890989.
  44. J. Stenger, S. Inouye, D. M. Stamper-Kurn, H.-J. Miesner, A. P. Chikkatur, and W. Ketterle, Nature 396, 345 (1998), doi: 10.1038/24567.
  45. E. Demler and F. Zhou, Phys. Rev. Lett. 88, 163001 (2002), doi: 10.1103/PhysRevLett.88.163001.
  46. H. H. Chen and P. M. Levy, Phys. Rev. B 7, 4267 (1973), doi: 10.1103/PhysRevB.7.4267.
  47. В. М. Калита, В. М. Локтев, ФТТ 45, 1450 (2003) [V. M. Kalita and V. M. Loktev, Phys. Solid State 45, 1523 (2003)], doi: 10.1134/1.1602891.
  48. Yu. A. Fridman and O. A. Kosmachev, J. Magn. Magn. Mater. 236, 272 (2001), doi: 10.1016/S0304-8853(01)00464-4.
  49. В. П. Дьяконов, Е. Е. Зобов, Ф. П. Онуфриева и др. ЖЭТФ 93, 1775 (1987) [V. P. D'yakonov, E. E. Zubov, F. P. Onufrieva et al., Sov. Phys. JETP 66, 1013 (1987)], DOI: 0038-5646/87/111013-0804.00.
  50. V. M. Kalita and V. M. Loktev, Low Temp. Phys. 28, 883 (2002).
  51. V. M. Loktev and V. S. Ostrovski, Low Temp. Phys. 20, 775 (1994).
  52. Б. А. Иванов, Р. С. Химпн, ЖЭТФ 131, 343 (2007) @@ B. A. Ivanov and R. S. Khymyn, JETP 104, 307 (2007).
  53. E. G. Galkina, V. I. Butrim, Yu. A. Fridman, B. A. Ivanov, and F. Nori, Phys. Rev. B, 88, 144420 (2013), doi: 10.1103/PhysRevB.88.144420.
  54. F. P. Onufrieva, ZhETF 80, 2372 (1981).
  55. S. G. Ovchinnikov and T. A. Val'kova, Solid State Commun. 54, 509 (1985).
  56. F. P. Onufrieva, ZhETF 94, 232 (1988).
  57. T. Moriya, Phys. Rev. 117, 635 (1960), doi: 10.1103/PhysRev.117.635.
  58. V. S. Ostrovskii, Sov. Phys. JETP 64, 999 (1986).
  59. B. A. Ivanov, A. N. Kichizhiev, and Yu. N. Mitsay, Sov. Phys. JETP 75, 329 (1992), DOI: 0038-5646/92/080329-0905.00.
  60. Ya. Yu. Matyunina, O. A. Kosmachev, and Yu. A. Fridman, Phys. Met. Metallogr. 125, 463 (2024), doi: 10.1134/S0031918X24600064.
  61. S. Bhattacharjee, V. B. Shenoy, and T. Senthil, Phys. Rev. B 74, 092406 (2006), doi: 10.1103/PhysRevB.74.092406.
  62. S. Chattopadhyay, B. Lenz, S. Kanungo, Sushila, S. K. Panda, S. Biermann, W. Schnelle, K. Manna, R. Kataria, M. Uhlarz, Y. Skourski, S. A. Zvyagin, A. Ponomaryov, T. Herrmannsdorfer, R. Patra, and J. Wosnitza, Phys. Rev. B 100, 094427 (2019), doi: 10.1103/PhysRevB.100.094427.
  63. I. Rabuffo, L. De Cesare, A. Caramico D'Auria, and M. T. Mercaldo, Eur. Phys. J. B 83, 371 (2011).
  64. K. Stevens, Proc. Phys. Soc. A 65, 209 (1952).
  65. V. V. Valkov, Teor. Mat. Fiz. 76, 143 (1988).
  66. Р. О. Зайцев, ЖЭТФ 68, 207 (1975).
  67. A. K. Kolezhuk and T. Vekua, Phys. Rev. B 83, 014418 (2011), doi: 10.1103/PhysRevB.83.014418.
  68. S. L. Ginzburg, Fiz. Tverd. Tela 12, 1805 (1970).
  69. В. В. Вальков, С. Г. Овчинников, Квазичастицы в сильно коррелированных системах, Наука, Новосибирск (2001).
  70. В. Г. Барьяхтар, В. Н. Криворучко, Д. А. Яблонский, Функции Грина в теории магнетизма, Наукова Думка, Киев (1984).
  71. В. Г. Вакс, А. И. Ларкин, С. А. Пикин, ЖЭТФ 53, 1089 (1968) @@ V. G. Vaks, A. I. Larkin, and S. A. Pikin, Sov. Phys. JETP 26, 647 (1968).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).