Влияние локальной анизотропии редкоземельного иона на макроскопические магнитные свойства лангасита (La0.985Ho0.015)3Ga5SiO14

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выполнено экспериментальное и теоретическое исследование магнитных свойств уникального изинговского парамагнетика (La0.985Ho0.015)3Ga5SiO14. Обнаружена анизотропия намагниченности при вращении сильного магнитного поля (до 5 Tл) в плоскостях ab*, b*c и ac при низкой температуре (T ≤ 5K). Показано, что наблюдаемые особенности намагниченности связаны с локальной ориентацией и распределением изинговских осей редкоземельного иона Ho3+, отклонение которых от разрешенных симметрией направлений может возникать в результате случайного заполнения Ga/Si в локальном окружении магнитных ионов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ю. Тихановский

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: tikhanovskii@phystech.edu
Россия, Москва

В. Ю. Иванов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: tikhanovskii@phystech.edu
Россия, Москва

А. М. Кузьменко

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: tikhanovskii@phystech.edu
Россия, Москва

А. А. Мухин

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: tikhanovskii@phystech.edu
Россия, Москва

Список литературы

  1. Mill B.V., Pisarevsky Y.V. Langasite-type materials: from discovery to present state // Proc. 2000 IEEE/ EIA International Frequency Control Symposium and Exhibition (Cat. No.00CH37052). IEEE. 2000. P. 133–144. https://doi.org/10.1109/FREQ.2000.887343
  2. Maksimov B.A. et al. Absolute structure of La3Ga5SiO14 langasite crystals // Crystallogr. Reports. 2005. V. 50. № 5. P. 751–758. https://doi.org/10.1134/1.2049391
  3. Bohm J. et al. Czochralski growth and characterization of piezoelectric single crystals with langasite structure: La3Ga5SiO14 (LGS), La3Ga5.5Nb0.5O14 (LGN), and La3Ga5.5Ta0.5O14 (LGT) // J. Cryst. Growth. 1999. V. 204. № 1–2. P. 128–136. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(99)00186-4
  4. Sato J. et al. Czochralski growth of RE3Ga5SiO14 (RE=La, Pr, Nd) single crystals for the analysis of the influence of rare earth substitution on piezoelectricity // J. Cryst. Growth. 1998. V. 191. № 4. P. 746–753. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(98)00362-5
  5. Iwataki T. et al. Mechanism of the piezoelectricity of langasite based on the crystal structures // J. Eur. Ceram. Soc. 2001. V. 21. № 10–11. P. 1409–1412. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(01)00029-2
  6. Marty K. et al. Magnetic and dielectric properties in the langasite-type compounds: A3 B Fe3 D2 O14 (A=Ba, Sr, Ca; B=Ta, Nb, Sb; D=Ge, Si ) // Phys. Rev. B – Condens. Matter Mater. Phys. 2010. V. 81. № 5. P. 1–11. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.054416
  7. Marty K. et al. Single Domain Magnetic Helicity and Triangular Chirality in Structurally Enantiopure Ba3NbFe3Si2O14 // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 101. № 24. P. 247201. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.247201
  8. Lee N., Choi Y.J., Cheong S.W. Magnetic control of ferroelectric polarization in a self-formed single magnetoelectric domain of multiferroic Ba3NbFe3Si 2 O14 // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 104. № 7. P. 1–5. https://doi.org/10.1063/1.4866187
  9. Narita H. et al. Observation of nonreciprocal directional dichroism via electromagnon resonance in a chiral-lattice helimagnet B a3NbF e3 S i2 O14 // Phys. Rev. B. 2016. V. 94. № 9. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.094433
  10. Tikhanovskii A.Y. et al. Magnetoelectric phenomena in Fe langasites // Phys. Rev. B. American Physical Society. 2022. V. 105. № 10. P. 104424. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.104424
  11. Zhou H.D. et al. Partial field-induced magnetic order in the Spin-liquid kagomé Nd3Ga5SiO14 // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 99. № 23. P. 1–4. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.236401
  12. Zorko A. et al. Easy-Axis Kagome Antiferromagnet: Local-Probe Study of Nd3Ga5SiO14 // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. № 14. P. 147201. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.147201
  13. Bordet P. et al. Magnetic frustration on a Kagomé lattice in R3Ga 5SiO14 langasites with R ≤ Nd, Pr // J. Phys. Condens. Matter. 2006. V. 18. № 22. P. 5147–5153. https://doi.org/10.1088/0953-8984/18/22/014
  14. Simonet V. et al. Hidden magnetic frustration by quantum relaxation in anisotropic Nd langasite // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. № 23. P. 1–4. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.237204
  15. Robert J. et al. Spin-Liquid Correlations in the Nd-Langasite Anisotropic Kagomé Antiferromagnet // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. № 19. P. 197205. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.197205
  16. Zorko A. et al. Ground State of the easy-axis rare-earth kagome langasite Pr3Ga5SiO14 // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. № 5. P. 3–6. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.057202
  17. Weymann L. et al. Unusual magnetoelectric effect in paramagnetic rare-earth langasite // npj Quantum Mater. 2020. V. 5. № 1. P. 61. https://doi.org/10.1038/s41535-020-00263-9
  18. Звездин А.К., Матвеев В.М., Мухин А.А., Попов А.И. Редкоземельные ионы в магнитно упорядоченных кристаллах. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1985. 296 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Угловые зависимости намагниченности (La0.985Ho0.015)3Ga5SiO14 при температуре 5 К и вращении поля величиной 5 Tл в плоскостях ab* (a), ac (б) и b*c (в). Точки – эксперимент, сплошная линия – теория.

Скачать (143KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схематическое изображение изинговских осей ионов Ho3+ в (La0.985Ho0.015)3Ga5SiO14: α – отклонение изинговской оси от плоскости ab (для удобства изображено в позиции 2), β – отклонение проекции изинговской оси на плоскость b*c от оси c. Заданный таким образом набор изинговских осей, связанных операциями симметрии С2 и С3, восстанавливает симметрию Р321.

Скачать (60KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Полевые зависимости намагниченности (La0.985Ho0.015)3Ga5SiO14 при температурах 1.9 К (a), 5 К (б) и ориентациях магнитного поля H || a, b*, c и c39ob* – соответствующего минимуму на угловой зависимости, при вращении магнитного поля в плоскости b*c. Открытые символы – эксперимент, сплошная линия – теория.

Скачать (106KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах