Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации
Рентгеноструктурные исследования монокристаллов TmFeO₃ в области спонтанной спиновой реориентации показали отсутствие искажений решетки и понижения симметрии кристалла от ромбической до моноклинной, подтвердив чисто магнитную природу спиновой реориентации типа Г₂–Г₂₄–Г₄ в ортоферритах....
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2006
|
| Назва видання: | Физика низких температур |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/120339 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации / Л.Т. Цымбал, В.И. Каменев, Я.Б. Базалий, Д.А. Хара, Ф.Е. Виген // Физика низких температур. — 2006. — Т. 32, № 8-9. — С. 1024–1028. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-120339 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1203392017-06-12T03:05:48Z Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации Цымбал, Л.Т. Каменев, В.И. Базалий, Я.Б. Хара, Д.А. Виген, Ф.Е. К 100-летию со дня рождения Б.Г. Лазарева Рентгеноструктурные исследования монокристаллов TmFeO₃ в области спонтанной спиновой реориентации показали отсутствие искажений решетки и понижения симметрии кристалла от ромбической до моноклинной, подтвердив чисто магнитную природу спиновой реориентации типа Г₂–Г₂₄–Г₄ в ортоферритах. Рентгеноструктурні дослідження монокристалів TmFeO₃ в області спонтанної спінової реорієнтації встановили відсутність спотворень граток та зниження симетрії кристала від ромбічної до моноклинної, підтвердивши чисто магнітну природу спінової реорієнтації типу Г₂–Г₂₄–Г₄ в ортоферитах. The x-ray investigations of the TmFeO₃ single-crystal in the region of spontaneous spin reorientation exhibit no lattice distortions which would occur if the lattice symmetry was reduced from rhombic to monoclinic. This supports the purely magnetic nature of the Г₂–Г₂₄–Г₄ spin rotation in orthoferrites. 2006 Article Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации / Л.Т. Цымбал, В.И. Каменев, Я.Б. Базалий, Д.А. Хара, Ф.Е. Виген // Физика низких температур. — 2006. — Т. 32, № 8-9. — С. 1024–1028. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 75.50.Dd, 75.50.Ee, 75.50.Gg, 75.30.Kz http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/120339 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
К 100-летию со дня рождения Б.Г. Лазарева К 100-летию со дня рождения Б.Г. Лазарева |
| spellingShingle |
К 100-летию со дня рождения Б.Г. Лазарева К 100-летию со дня рождения Б.Г. Лазарева Цымбал, Л.Т. Каменев, В.И. Базалий, Я.Б. Хара, Д.А. Виген, Ф.Е. Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации Физика низких температур |
| description |
Рентгеноструктурные исследования монокристаллов TmFeO₃ в области спонтанной спиновой реориентации показали отсутствие искажений решетки и понижения симметрии кристалла
от ромбической до моноклинной, подтвердив чисто магнитную природу спиновой реориентации
типа Г₂–Г₂₄–Г₄ в ортоферритах. |
| format |
Article |
| author |
Цымбал, Л.Т. Каменев, В.И. Базалий, Я.Б. Хара, Д.А. Виген, Ф.Е. |
| author_facet |
Цымбал, Л.Т. Каменев, В.И. Базалий, Я.Б. Хара, Д.А. Виген, Ф.Е. |
| author_sort |
Цымбал, Л.Т. |
| title |
Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации |
| title_short |
Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации |
| title_full |
Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации |
| title_fullStr |
Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации |
| title_full_unstemmed |
Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации |
| title_sort |
структурные свойства tmfeo₃ в области спонтанной реориентации |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
К 100-летию со дня рождения Б.Г. Лазарева |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/120339 |
| citation_txt |
Структурные свойства TmFeO₃ в области спонтанной реориентации / Л.Т. Цымбал, В.И. Каменев, Я.Б. Базалий, Д.А. Хара, Ф.Е. Виген // Физика низких температур. — 2006. — Т. 32, № 8-9. — С. 1024–1028. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT cymballt strukturnyesvojstvatmfeo3voblastispontannojreorientacii AT kamenevvi strukturnyesvojstvatmfeo3voblastispontannojreorientacii AT bazalijâb strukturnyesvojstvatmfeo3voblastispontannojreorientacii AT harada strukturnyesvojstvatmfeo3voblastispontannojreorientacii AT vigenfe strukturnyesvojstvatmfeo3voblastispontannojreorientacii |
| first_indexed |
2025-07-08T17:41:25Z |
| last_indexed |
2025-07-08T17:41:25Z |
| _version_ |
1837101469925376000 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 8/9, ñ. 1024–1028
Ñòðóêòóðíûå ñâîéñòâà TmFeO3 â îáëàñòè ñïîíòàííîé
ðåîðèåíòàöèè
Ë.Ò. Öûìáàë1,3, Â.È. Êàìåíåâ1, ß.Á. Áàçàëèé1,2, Ä.À. Õàðà1, Ô.E. Âèãåí3
1 Äîíåöêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. À.À. Ãàëêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû,
óë. Ð. Ëþêñåìáóðã, 72, ã. Äîíåöê, 83114, Óêðàèíà
E-mail: tsymbal@sova.fti.ac.donetsk.ua
2 IBM Almaden Research Center, San Jose, CA 95120, USA
3 Department of Physics, Ohio State University, Columbus, OH 43210, USA
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 28 ôåâðàëÿ 2006 ã.
Ðåíòãåíîñòðóêòóðíûå èññëåäîâàíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ TmFeO3 â îáëàñòè ñïîíòàííîé ñïèíî-
âîé ðåîðèåíòàöèè ïîêàçàëè îòñóòñòâèå èñêàæåíèé ðåøåòêè è ïîíèæåíèÿ ñèììåòðèè êðèñòàëëà
îò ðîìáè÷åñêîé äî ìîíîêëèííîé, ïîäòâåðäèâ ÷èñòî ìàãíèòíóþ ïðèðîäó ñïèíîâîé ðåîðèåíòàöèè
òèïà �2–�24–�4 â îðòîôåððèòàõ.
Ðåíòãåíîñòðóêòóðí³ äîñë³äæåííÿ ìîíîêðèñòàë³â TmFeO3 â îáëàñò³ ñïîíòàííî¿ ñï³íîâî¿
ðåîð³ºíòàö³¿ âñòàíîâèëè â³äñóòí³ñòü ñïîòâîðåíü ãðàòîê òà çíèæåííÿ ñèìåò𳿠êðèñòàëà â³ä
ðîìá³÷íî¿ äî ìîíîêëèííî¿, ï³äòâåðäèâøè ÷èñòî ìàãí³òíó ïðèðîäó ñï³íîâî¿ ðåîð³ºíòàö³¿ òèïó
�2–�24–�4 â îðòîôåðèòàõ.
PACS: 75.50.Dd, 75.50.Ee, 75.50.Gg, 75.30.Kz
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ðåíòãåíîñòðóêòóðíûå èññëåäîâàíèÿ, ñïèíîâàÿ ðåîðèåíòàöèÿ, ñèììåòðèÿ ðåøåòêè.
Á.Ã. Ëàçàðåâó – çîä÷åìó íèçêîòåìïåðàòóðíîé ôèçèêè â Óêðàèíå.
Îí «íå ïðèóêðàøàë ñâîåé ðàáîòû,… èáî õîòåë, ÷òîáû îíà ïîëó÷èëà
ïðèçíàíèå… åäèíñòâåííî çà íåîáû÷íîñòü ñìûñëà è âàæíîñòü ïðåäìåòà».
/Íèêêîëî Ìàêèàâåëëè/
Ââåäåíèå
Ðåäêîçåìåëüíûå îðòîôåððèòû ïðåäñòàâëÿþò ñî-
áîé ñêîøåííûå àíòèôåððîìàãíåòèêè ñî ñëàáûì
ôåððîìàãíèòíûì ìîìåíòîì Ì. Äëÿ íèõ õàðàêòåðíû
îðèåíòàöèîííûå ôàçîâûå ïåðåõîäû [1,2], ÷àùå òèïà
�4–�24–�2, ãäå � — íåïðèâîäèìûå ïðåäñòàâëåíèÿ
ãðóïïû ìàãíèòíîé ñèììåòðèè. Ðåîðèåíòàöèÿ ïðîèñ-
õîäèò ïóòåì íåïðåðûâíîãî âðàùåíèÿ âåêòîðà Ì â
ïëîñêîñòè àñ êðèñòàëëà îò îñè à ê îñè ñ â äèàïàçîíå
òåìïåðàòóð [Ò2,Ò1] (Ò2 < Ò1< TN). Òåìïåðàòóðû Ò2
è Ò1 — òî÷êè ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ âòîðîãî ðîäà,
ÒN — òåìïåðàòóðà Íååëÿ. Íåäàâíåå îáíàðóæåíèå
ïèêîñåêóíäíûõ âðåìåí ðàçâîðîòà ñïèíîâ â àíòèôåð-
ðîìàãíåòèêàõ îáóñëîâèëî ïîâûøåííîå âíèìàíèå ê
îáëàñòè ðåîðèåíòàöèè â îðòîôåððèòàõ, ïîñêîëüêó
ýòî ÿâëåíèå ìîæåò îêàçàòüñÿ ïîëåçíûì äëÿ òåõíè÷åñ-
êèõ ïðèëîæåíèé [3–5].
Ïîâåäåíèå íàìàãíè÷åííîñòè â äèàïàçîíå ñïîí-
òàííîé ñïèíîâîé ðåîðèåíòàöèè íà ñåãîäíÿ øèðîêî
èññëåäîâàíî [1,2], îäíàêî îäíîçíà÷íîñòü òðàêòîâêè
ðåçóëüòàòîâ íå äîñòèãíóòà. Íàïðèìåð, ñóùåñòâóåò
ìàãíèòíî-ñòðóêòóðíàÿ êîíöåïöèÿ, îñíîâàííàÿ íà
ïðåäïîëîæåíèè î òîì, ÷òî ñïèíîâàÿ ðåîðèåíòàöèÿ â
îðòîôåððèòàõ ñîïðîâîæäàåòñÿ ñòðóêòóðíûìè èçìå-
íåíèÿìè, êîòîðûå ïîíèæàþò ñèììåòðèþ ðåøåòêè îò
ðîìáè÷åñêîé ê ìîíîêëèííîé [6–8]. Òàêîå çàêëþ÷å-
íèå ïîíàäîáèëîñü àâòîðàì [6–8] äëÿ îáîñíîâàíèÿ
ïîëó÷åííîé íà îñíîâå ßÌÐ ýêñïåðèìåíòà âåñüìà
ñïåöèôè÷íîé òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè óãëà âðà-
© Ë.Ò. Öûìáàë, Â.È. Êàìåíåâ, ß.Á. Áàçàëèé, Ä.À. Õàðà, Ô.E. Âèãåí, 2006
ùåíèÿ � ìåæäó âåêòîðîì Ì è îñüþ ñ êðèñòàëëà â
îáëàñòè ðåîðèåíòàöèè. Çàìåòèì, ÷òî óêàçàííàÿ çà-
âèñèìîñòü ïîëó÷åíà â ïðåäïîëîæåíèè (â ñîîòâåòñò-
âèè ñ òåîðèåé Ëàíäàó äëÿ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ âòî-
ðîãî ðîäà) ïîñòîÿíñòâà íàìàãíè÷åííîñòè êðèñòàëëà
|Ì| â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð Ò2–Ò1 << TN è ïðåäñòàâ-
ëåíà íà ðèñ. 1,à. Âèäíî, ÷òî, ñîãëàñíî [7], âåëè÷èíà
�(Ò) â TmFeO3 ðåçêî èçìåíÿåòñÿ âáëèçè îäíîãî èç
êðàåâ òåìïåðàòóðíîãî èíòåðâàëà ðåîðèåíòàöèè, îñ-
òàâàÿñü ïî÷òè ïîñòîÿííîé â îñòàëüíîé åãî ÷àñòè.
Îäíàêî íåäàâíèå èññëåäîâàíèÿ, âûïîëíåííûå íà
TmFeO3 ñ ïðèìåíåíèåì SQUID-ìàãíèòîìåòðà [9],
ïîêàçàëè, ÷òî ýòà çàâèñèìîñòü íå ñîîòâåòñòâóåò äåé-
ñòâèòåëüíîñòè.  ðåàëüíîñòè àáñîëþòíàÿ âåëè÷èíà
íàìàãíè÷åííîñòè â îáëàñòè ðåîðèåíòàöèè èçìåíÿåò-
ñÿ ïî÷òè âäâîå (ðèñ. 1,á), à �(Ò) ìåíÿåòñÿ ïëàâíî è
ñèììåòðè÷íî îòíîñèòåëüíî êðàåâ îáëàñòè ðåîðèåí-
òàöèè (ðèñ. 1,à). Êàê ïîêàçàíî â [9–11], ýòè ðåçóëü-
òàòû íå ñëåäóþò ñòàíäàðòíîé òåîðèè Ëàíäàó, íî
ïîëó÷èëè îáúÿñíåíèå â ðàìêàõ ïðåäëîæåííîé àâòî-
ðàìè ìîäèôèöèðîâàííîé ìîäåëè ñðåäíåãî ïîëÿ.
Êëþ÷åâûì ìîìåíòîì ìîäåëè ñòàë ó÷åò àíèçîòðîïèè
ïàðàìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè ðåäêîçåìåëüíîé
ïîäñèñòåìû ê ìîëåêóëÿðíîìó ïîëþ óïîðÿäî÷åííîé
ïîäñèñòåìû æåëåçà.  ðàìêàõ ýòîé ÷èñòî ìàãíèòíîé
ìîäåëè ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åí-
íûå íà ðÿäå îðòîôåððèòîâ, õîðîøî îïèñàíû áåç èñ-
ïîëüçîâàíèÿ êàêèõ-ëèáî ïîäãîíî÷íûõ ïàðàìåòðîâ
[9–13].
Ïðÿìîå äîêàçàòåëüñòâî îòñóòñòâèÿ èñêàæåíèé ðå-
øåòêè â îáëàñòè ðåîðèåíòàöèè íà îñíîâå ðåíòãåíî-
ãðàôè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé áûëî áû âåñîìûì ïîä-
òâåðæäåíèåì ÷èñòî ìàãíèòíîé ïðèðîäû îðèåíòà-
öèîííûõ ôàçîâûõ ïðåâðàùåíèé òèïà �4–�24–�2 â
îðòîôåððèòàõ.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðîâåäåíû ðåíòãåíîãðàôè÷å-
ñêèå èññëåäîâàíèÿ êðèñòàëëà TmFeO3 ñ öåëüþ âû-
ÿâëåíèÿ íàëè÷èÿ, èëè äîêàçàòåëüñòâà îòñóòñòâèÿ â
îáëàñòè ðåîðèåíòàöèè âîçìîæíûõ èñêàæåíèé êðèñ-
òàëëè÷åñêîé ðåøåòêè.  êîíå÷íîì ñ÷åòå ðåçóëüòà-
òîì ýòèõ èññëåäîâàíèé äîëæíî ñòàòü ïîíèìàíèå
òîãî, ìîãóò ëè îðèåíòàöèîííûå ôàçîâûå ïåðåõîäû â
îðòîôåððèòàõ ñ÷èòàòüñÿ ÷èñòî ìàãíèòíûìè.
Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòà
Èçìåðåíèÿ ïðîâåäåíû íà ìîíîêðèñòàëëå
TmFeO3, êîòîðûé ïðåäñòàâëÿë ñîáîé ïàðàëëåëåïè-
ïåä ñ ðàçìåðàìè 3,05�4,16�2,5 ìì. Òåìïåðàòóðû
ôàçîâûõ ïðåâðàùåíèé îïðåäåëÿëèñü ìåòîäîì ôåð-
ðîìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà ñ òî÷íîñòüþ ±0,5 Ê è ñî-
ñòàâëÿëè Ò1 = 92 Ê è Ò2 = 82 Ê [9].
Ñîãëàñíî [7,8], â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 82–92 Ê
ñëåäóåò îæèäàòü ïîíèæåíèÿ ñèììåòðèè êðèñòàëëè-
÷åñêîé ðåøåòêè. Îòìåòèì, ÷òî ïðèíöèïèàëüíî âîç-
ìîæíî ïîíèæåíèå ñèììåòðèè îò èñõîäíîé ðîìáè-
÷åñêîé êàê ê ìîíîêëèííîé, òàê è ê òðèêëèííîé.
Îäíàêî ïîñëåäíÿÿ ñòðóêòóðà íå äîïóñêàåò âîçíèê-
íîâåíèÿ ñëàáîãî ôåððîìàãíåòèçìà [14], êîòîðûé ðå-
àëüíî ïðèñóù âñåì îðòîôåððèòàì. Ïîýòîìó ðàñ-
ñìàòðèâàåòñÿ âîçìîæíîå ïîíèæåíèå ñèììåòðèè
ëèøü îò ðîìáè÷åñêîé ê ìîíîêëèííîé.  ñòîëü óçêîì
èíòåðâàëå òåìïåðàòóð, ãäå ïðîèñõîäèò ñïèíîâàÿ ðå-
îðèåíòàöèÿ (�10 Ê), èñêàæåíèÿ íå ìîãóò ðàçâèòüñÿ
äî òàêîé ñòåïåíè, ÷òîáû ñóùåñòâåííî ïîâëèÿòü íà
ìåæïëîñêîñòíûå ðàññòîÿíèÿ â êðèñòàëëè÷åñêîé ðå-
øåòêå è ïðîÿâèòüñÿ íà äèôðàêòîãðàììàõ ïîðîøêî-
âûõ è ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ. Ïîýòîìó â
äàííîé ðàáîòå ïðåäïîëîæåíèå î âîçíèêíîâåíèè èñ-
êàæåíèé â TmFeO3 â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð Ò2–Ò1
ïðîâåðÿëîñü ïî èçìåíåíèþ êðèñòàëëè÷åñêîãî ñî-
ñòîÿíèÿ îáðàçöà, ñîïðîâîæäàþùåãî ïåðåõîä â èñêà-
æåííîå ñîñòîÿíèå. Áûë èñïîëüçîâàí ìåòîä �-ñêàíè-
ðîâàíèÿ. Ýòîò ìåòîä ïîäîáåí øèðîêî ïðèìåíÿåìîìó
ìåòîäó ðåíòãåíîäèôðàêòîìåòðè÷åñêîãî îïðåäåëåíèÿ
ñòåïåíè òåêñòóðû, èëè ìîçàè÷íîñòè êðèñòàëëîâ.
Ñõåìàòè÷åñêàÿ äèàãðàììà �-ñêàíèðîâàíèÿ ïðåä-
ñòàâëåíà íà ðèñ. 2,à. Äåòåêòîð ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé
ôèêñèðóåòñÿ â ïîëîæåíèè óãëà äèôðàêöèè 2� îò èñ-
ñëåäóåìûõ ïëîñêîñòåé. Ïîñëå ýòîãî îáðàçåö ïîâîðà-
÷èâàåòñÿ òàê, ÷òîáû èññëåäóåìûå êðèñòàëëîãðàôè-
÷åñêèå ïëîñêîñòè ïðîõîäèëè îòíîñèòåëüíî
ðåíòãåíîâñêîãî ëó÷à îò èñòî÷íèêà ÷åðåç ïîëîæåíèå
îòðàæåíèÿ. Åñëè îáðàçåö ÿâëÿåòñÿ èäåàëüíûì ìîíî-
êðèñòàëëîì, òî ñïåêòð êðèâîé âðàùåíèÿ áóäåò ïðåä-
ñòàâëÿòü ñîáîé åäèíñòâåííóþ �-ôóíêöèþ (ðèñ. 2,á).
Äëÿ êðèñòàëëà, ñîñòîÿùåãî èç äâóõ ðàçîðèåíòèðî-
Ñòðóêòóðíûå ñâîéñòâà TmFeO3 â îáëàñòè ñïîíòàííîé ðåîðèåíòàöèè
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 8/9 1025
80 90
12
16
20
80 90 100
0
20
40
60
80
100
á
T, K
a
T, K
,ã
ð
àä
Ì
,ý
ì
å
/ñ
ì
3
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè óãëà âðàùåíèÿ
ëåãêîé îñè �(Ò) (à) è àáñîëþòíîãî çíà÷åíèÿ íàìàã-
íè÷åííîñòè |M|(T) (á) êðèñòàëëà TmFeO3 â èíòåðâàëå
ðåîðèåíòàöèè. Ïóñòûå ñèìâîëû — ýêñïåðèìåíòàëüíûå
ðåçóëüòàòû, òî÷å÷íàÿ ëèíèÿ — ñòàíäàðòíàÿ òåîðèÿ ñðåä-
íåãî ïîëÿ [1,2], æèðíàÿ ëèíèÿ — ìîäèôèöèðîâàííàÿ
òåîðèÿ ñðåäíåãî ïîëÿ [10,11], òîíêàÿ ëèíèÿ — ðåçóëü-
òàòû [7].
âàííûõ äîìåíîâ, â ñïåêòðå áóäóò íàáëþäàòüñÿ äâå
�-ôóíêöèè (ðèñ. 2,â). Åñëè îáðàçåö ñîñòîèò èç ðÿäà
äîìåíîâ ðàçëè÷íîé îðèåíòàöèè, òî êðèâàÿ âðàùå-
íèÿ ïîêàæåò ïèê îïðåäåëåííîé øèðèíû (ðèñ. 2,ã).
Òàêèì îáðàçîì, �-ñêàíèðîâàíèå ïîçâîëÿåò óñòàíî-
âèòü â èññëåäóåìîì îáðàçöå óãëîâîå ðàñïðåäåëåíèå
êðèñòàëëè÷åñêèõ äîìåíîâ ðàçëè÷íîé îðèåíòàöèè.
Êàê èçâåñòíî, ïîíèæåíèå ñèììåòðèè êðèñòàëëà â
ðåçóëüòàòå èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê ðàç-
áèåíèþ åãî íà ìíîæåñòâî äîìåíîâ, êîòîðûå ïðåä-
ñòàâëÿþò âñå âîçìîæíûå ñïîñîáû ïåðåõîäà ê èñêà-
æåííîé ñòðóêòóðå. Ñîãëàñíî ìàãíèòíî-ñòðóêòóðíîé
êîíöåïöèè ðåîðèåíòàöèè â TmFeO3 ïåðåõîä îò
ðîìáè÷åñêîé ê ìîíîêëèííîé ñòðóêòóðå ìîæåò ïðî-
õîäèòü ïóòåì íàêëîíà îñè ñ îòíîñèòåëüíî îñè a íà
îïðåäåëåííûé óãîë �. Ñóùåñòâóþò äâà ðàâíîâåðîÿò-
íûõ ñïîñîáà òàêîãî ïåðåõîäà: íàêëîí ê îñè à (äîìå-
íû òèïà À) è íàêëîí ê îñè –à (äîìåíû òèïà Á).
 ðåçóëüòàòå â êðèñòàëëå äîëæíà óñòàíîâèòüñÿ äî-
ìåííàÿ ñòðóêòóðà, ïðåäñòàâëåííàÿ íà ðèñ. 2,â êàê
ñòðóêòóðà, èìåþùàÿ êîãåðåíòíûå ìåæäîìåííûå
ãðàíèöû ñ ìèíèìàëüíîé ýíåðãèåé óïðóãîãî âçàèìî-
äåéñòâèÿ ìåæäó äîìåíàìè. Îáðàçîâàíèå äîìåííîé
ñòðóêòóðû, êàê îïèñàíî âûøå, ïîçâîëÿåò ëåãêî çà-
ôèêñèðîâàòü ïåðåõîä îò ðîìáè÷åñêîãî ìîíîäîìåí-
íîãî ê ìîíîêëèííîìó ïîëèäîìåííîìó ñîñòîÿíèþ
ìåòîäîì �-ñêàíèðîâàíèÿ.
Ìîíîêðèñòàëë TmFeO3 óñòàíàâëèâàëè â íèçêî-
òåìïåðàòóðíóþ êàìåðó íà äèôðàêòîìåòðå ÄÐÎÍ-3
ïëîñêîñòüþ àñ â ïëîñêîñòü ðåíòãåíîãðàôèðîâàíèÿ
äèôðàêòîìåòðà. Ïðèåìíèê ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷å-
íèÿ ðàñïîëàãàëñÿ íà óãëå äèôðàêöèè 2�(400) îò
ïëîñêîñòåé (400). Ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ îá-
ðàçåö ïîâîðà÷èâàëñÿ â ïëîñêîñòè àñ (âîêðóã îñè b)
íà óãîë ��, âíóòðè êîòîðîãî íàõîäèëñÿ óãîë, ñîîò-
âåòñòâóþùèé îòðàæàþùåìó ïîëîæåíèþ îò ïëîñêî-
ñòåé (400). Ðåãèñòðèðîâàëàñü çàâèñèìîñòü èíòåí-
ñèâíîñòè äèôðàãèðîâàííûõ ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé ²
îò óãëà ïîâîðîòà ��.
Íà ðèñ. 3,a è 3,á ïîêàçàíû ïðèâåäåííûå ê îäíîé
èíòåíñèâíîñòè êðèâûå �-ñêàíèðîâàíèÿ ñîîòâåòñò-
âåííî ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå è òåìïåðàòóðå
88 Ê, íàõîäÿùåéñÿ â öåíòðå èíòåðâàëà òåìïåðàòóð
ñïèíîâîé ðåîðèåíòàöèè. Íà ðèñ. 3,á âèäíî, ÷òî îá-
ðàçåö èìååò ñîâåðøåííîå êðèñòàëëè÷åñêîå ñòðîå-
íèå. Óãîë ìîçàè÷íîñòè êðèñòàëëà íå ïðåâûøàåò
0,3 . Åñëè áû ñèììåòðèÿ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè
îáðàçöà, êàê ïðåäïîëàãàåòñÿ â [7,8], ïîíèçèëàñü äî
ìîíîêëèííîé, âîçíèêøèå äîìåíû äâóõ òèïîâ ïðèâå-
ëè áû ê ðàçäâîåíèþ êðèâîé �-ñêàíèðîâàíèÿ íà óãîë
2�, èëè, âî âñÿêîì ñëó÷àå, ê åå óøèðåíèþ. Ìèíè-
ìàëüíàÿ âåëè÷èíà �, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü çàôèêñè-
ðîâàíà ïðè óêàçàííîì âûøå èñõîäíîì ñîâåðøåíñòâå
êðèñòàëëà, ñîñòàâëÿåò 0,01 . Èç ñðàâíåíèÿ ðèñ. 3,à
è ðèñ. 3,á ñëåäóåò, ÷òî ïðè ïåðåõîäå îáðàçöà â ñî-
1026 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 8/9
Ë.Ò. Öûìáàë, Â.È. Êàìåíåâ, ß.Á. Áàçàëèé, Ä.À. Õàðà, Ô.E. Âèãåí
ÄåòåêòîðÈñòî÷íèê
à
á
â
ã
È
í
òå
í
ñè
âí
î
ñò
ü,
I
À Á
Ðèñ. 2. Ñõåìàòè÷åñêàÿ äèàãðàììà �-ñêàíèðîâàíèÿ (à) è
ñïåêòðîâ �-ñêàíèðîâàíèÿ äëÿ ìîíîêðèñòàëëà (á), áèêðè-
ñòàëëà (â) è òåêñòóðû (ã).
0 0,5 0 0.5
a á
��, ãðàä ��, ãðàä
,
I,
ï
ð
î
è
çâ
.å
ä
.
Ðèñ. 3. Ïðèâåäåííûå ê îäíîé èíòåíñèâíîñòè ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûå êðèâûå �-ñêàíèðîâàíèÿ äëÿ êðèñòàëëà
TmFeO3 ïðè Ò = 88 (à) è 300 (á) Ê.
ñòîÿíèå ñïèíîâîé ïåðåîðèåíòàöèè ôîðìà êðèâîé
I(��) ñîõðàíÿåòñÿ, à øèðèíà ïðîôèëåé êðèâûõ ñîâ-
ïàäàåò â ïðåäåëàõ 0,006 ïî âñåé âûñîòå ïðîôèëåé.
Ñëåäîâàòåëüíî, êðèñòàëëè÷åñêîå ñîñòîÿíèå îáðàçöà
íå èçìåíÿåòñÿ. Àíàëîãè÷íûå èññëåäîâàíèÿ áûëè
ïðîâåäåíû ïðè ñêàíèðîâàíèè êðèñòàëëà âîêðóã îñè
à. Èçìåíåíèå êðèñòàëëè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ òàêæå íå
áûëî îáíàðóæåíî.
Íàðÿäó ñ �-ñêàíèðîâàíèåì â ðàáîòå èññëåäîâàíû
òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðîâ êðèñòàëëè-
÷åñêîé ðåøåòêè ñ öåëüþ âûÿâëåíèÿ àíîìàëèé òåìïå-
ðàòóðíîãî ðàñøèðåíèÿ êðèñòàëëà â îáëàñòè òåì-
ïåðàòóð ñïèíîâîé ðåîðèåíòàöèè. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ
òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñòåé ïàðàìåòðîâ êðèñòàë-
ëè÷åñêîé ðåøåòêè à, b è c â îðòîðîìáè÷åñêîé óñòà-
íîâêå (ïðîñòðàíñòâåííàÿ ãðóïïà ñèììåòðèè Pbnm)
èñïîëüçîâàëèñü îòðàæåíèÿ îò ïëîñêîñòåé (400),
(040), (006). Êðèñòàëë ïðåäâàðèòåëüíî îðèåíòè-
ðîâàëñÿ è óñòàíàâëèâàëñÿ â ñîîòâåòñòâóþùåì îò-
ðàæàþùåì ïîëîæåíèè â íèçêîòåìïåðàòóðíóþ êàìå-
ðó íà ðåíòãåíîâñêîì äèôðàêòîìåòðå ÄÐÎÍ-3, ãäå
îõëàæäàëñÿ ïàðàìè êèïÿùåãî àçîòà. Áûëà ïðèìåíå-
íà ñõåìà ðåíòãåíîãðàôèðîâàíèÿ Äåáàÿ—Øåððåðà.
Îøèáêà îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðîâ ðåøåòêè íå ïðå-
âûøàëà
5·10–4
�. Òåìïåðàòóðà èçìåíÿëàñü îò 300
äî 80 Ê. Òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ñîñòàâëÿ-
ëà
0,3 Ê.
Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðîâ a, b è c
êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè TmFeO3 ïðåäñòàâëåíû íà
ðèñ. 4. Êàê ñëåäóåò èç ðèñ. 4, àíîìàëèè òåìïåðàòóð-
íîãî ðàñøèðåíèÿ îáðàçöà â ðàéîíå òåìïåðàòóð ñïè-
íîâîé ðåîðèåíòàöèè íå íàáëþäàþòñÿ. Áîëåå òîãî,
ïåðåõîä îò àíãàðìîíè÷åñêîãî ê ãàðìîíè÷åñêîìó
ïðåäåëó êîëåáàíèé àòîìîâ âñëåäñòâèå óìåíüøåíèÿ
èõ àìïëèòóäû ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû îáðàçöà
ïðèâîäèò ê òåìïåðàòóðíî-íåçàâèñèìîìó ïîâåäåíèþ
ïàðàìåòðîâ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè óæå íèæå
105 Ê. Ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî èíòåíñèâíîñòü èñ-
ñëåäîâàííûõ äèôðàêöèîííûõ ìàêñèìóìîâ â ðàéîíå
ñïèíîâîé ðåîðèåíòàöèè òàêæå íå èçìåíÿåòñÿ.
Ðåçóëüòàòû ðåíòãåíîãðàôè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé,
ïîëó÷åííûå íà ìîíîêðèñòàëëå TmFeO3, ïîëíîñòüþ
àíàëîãè÷íû òàêîâûì, ïîëó÷åííûì íà ìîíîêðèñòàë-
ëàõ ErFeO3 [15], è ñîãëàñóþòñÿ ñ âûâîäàìè ðàííåé
ðàáîòû [16], â êîòîðîé äëÿ ìîíîêðèñòàëëà ErFeO3
íà îñíîâå ìåññáàóýðîâñêîé ñïåêòðîñêîïèè óñòàíîâ-
ëåíî îòñóòñòâèå íåýêâèâàëåíòíûõ ïîçèöèé èîíîâ
Fe3+ â îáëàñòè ñïèíîâîé ðåîðèåíòàöèè.
Çàêëþ÷åíèå
Òàêèì îáðàçîì, êîìïëåêñ ðåíòãåíîãðàôè÷åñêèõ
èññëåäîâàíèé, ïðîâåäåííûõ íà ìîíîêðèñòàëëå
TmFeO3, ïîêàçûâàåò, ÷òî â îáëàñòè ñïèíîâîé ðåîðè-
åíòàöèè â ïðåäåëàõ óêàçàííîé â òåêñòå òî÷íîñòè èç-
ìåðåíèé ïîíèæåíèå ñèììåòðèè êðèñòàëëè÷åñêîé
ðåøåòêè íå íàáëþäàåòñÿ. Ïàðàìåòðû ðåøåòêè èçìå-
íÿþòñÿ ïëàâíî â îáëàñòè òåìïåðàòóð 80–300 Ê, íå
äåìîíñòðèðóÿ àíîìàëèé âáëèçè òî÷åê îðèåíòàöèîí-
íûõ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ Ò1 è Ò2. Ðåçóëüòàòû �-ñêà-
íèðîâàíèÿ óáåäèòåëüíî ïîêàçûâàþò, ÷òî â îáëàñòè
ðåîðèåíòàöèè, âîïðåêè ïðåäïîëîæåíèþ î ïîíèæå-
íèè ñèììåòðèè êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû ìåæäó
äâóìÿ ïåðåõîäàìè, äîìåííàÿ ñòðóêòóðà íå ôîðìè-
ðóåòñÿ, ò.å. â ìîíîêðèñòàëëå TmFeO3 íå ïðîèñõîäÿò
èñêàæåíèÿ, ïîíèæàþùèå ñèììåòðèþ ðåøåòêè îò
ðîìáè÷åñêîé äî ìîíîêëèííîé. Âñå ïîëó÷åííûå
äàííûå ñîãëàñóþòñÿ ñ òàêîâûì äëÿ îðòîôåððèòà
ErFeO3.
Ñòðóêòóðíûå ñâîéñòâà TmFeO3 â îáëàñòè ñïîíòàííîé ðåîðèåíòàöèè
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 8/9 1027
50 100 150 200 250 300
5,246
5,248
5,250
5,252
5,254
50 100 150 200 250 300
5,570
5,572
5,574
5,576
50 100 150 200 250 300
7,576
7,578
7,580
7,582
7,584
T, K
T, K
T, K
,
à,
Å
b
,Å
c,
Å
Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðîâ ðåøåòêè
ìîíîêðèñòàëëà TmFeO3.
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîçâîëÿþò óòâåðæäàòü,
÷òî ïåðåõîäû �4–�24–�2 â îðòîôåððèòàõ èìåþò
÷èñòî ìàãíèòíóþ ïðèðîäó. È ýòî óáåäèòåëüíî êîð-
ðåëèðóåò ñ òåì ôàêòîì, ÷òî ñïèíîâàÿ ðåîðèåíòàöèÿ
õîðîøî îïèñûâàåòñÿ ÷èñòî ìàãíèòíîé ìîäèôèöèðî-
âàííîé òåîðèåé ñðåäíåãî ïîëÿ [10].
Ðàáîòà ÷àñòè÷íî ïîääåðæàíà �ÔÔÈ, ãðàíò
Ô7/203-2004, ß. Áàçàëèé — DARPA/ARO, êîí-
òðàêò DAAD19-01-C-006.
1. R. White, J. Appl. Phys. 40, 1061 (1969).
2. K.Ï. Áåëîâ, A.K. Çâåçäèí, A.M. Kaäîìöåâà, Ð.Ç.
Ëåâèòèí, Îðèåíòàöèîííûå ïåðåõîäû â ðåäêîçåìåëü-
íûõ ìàãíåòèêàõ, Íàóêà, Ìîñêâà (1979).
3. A.V. Kimel, A. Kirilyuk, A. Tsvetkov, R.V. Pisarev,
and Th. Rasing, Nature 429, 850 (2004).
4. N.P. Duong, T. Satoh, and M. Fiebig, Phys. Rev.
Lett. 93, 117402 (2004).
5. A.V. Kimel, A. Kirlyuk, P.A. Usachev, R.V. Pisarev,
A.M. Balbashov, and Th. Rasing, Nature 435, 655
(2005).
6. Í.Ì. Êîâòóí, A.Ñ. Kaðíà÷åâ, E.E. Ñîëîâüåâ, A.ß.
×åðâîíåíêèñ, A.A. Øåìÿêîâ, ÔÒÒ 14, 2150 (1972).
7. V.D. Doroshev, A.S. Kharnachev, N.M. Kovtun, E.E.
Soloviev, A.Ya. Chervonenkis, and A.A. Shemyakov,
Phys. Status Solidi B51, K31 (1972).
8. Â.Ã. Áàðüÿõòàð, Â.A. Këî÷àí, Í.Ì. Êîâòóí, E.E.
Ñîëîâüåâ, ÔÒÒ 16, 2058 (1974).
9. Ë.Ò. Öûìáàë, ß.Á. Áàçàëèé, T.Í. Êàçàêåé, Þ.È.
Íåïî÷àòûõ, Ô.E. Âèãåí, ÔÍÒ 31, 367 (2005).
10. Ya.B. Bazaliy, L.T. Tsymbal, G.N. Kakazei, A.I. Izo-
tov, and P.E. Wigen, Phys. Rev. B69, 104429
(2004).
11. Ya.B. Bazaliy, L.T. Tsymbal, G.N. Kakazei, and P.E.
Wigen, J. Appl. Phys. 95, 6622 (2004).
12. Ya.B. Bazaliy, L.T. Tsymbal, G.N. Kakazei, V.I. Ka-
menev, and P.E. Wigen, Phys. Rev. B72, 174403
(2005).
13. Ë.Ò. Öûìáàë, ß.Á. Áàçàëèé, T.Í. Êàçàêåé, Ô.E.
Âèãåí, ÓÔÆ 50, 883 (2005).
14. Å.À. Òóðîâ, Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ìàãíèòîóïîðÿäî-
÷åííûõ êðèñòàëëîâ, ÀÍ ÑÑÑÐ, Ìîñêâà (1963).
15. L.T. Tsymbal, V.I Kamenev, Ya.B. Bazaliy, D.A.
Khara, and P.E. Wigen, Phys. Rev. B72, 052413 (2005).
16. R.W. Grant and S. Geller, Solid State Commun. 7,
1291 (1969).
Structural properties of TmFeO3 in the region
of spontaneous reorientation
L.T. Tsymbal, V.I. Kamenev, Ya.B. Bazaliy,
D.A. Khara, and P.E. Wigen
The x-ray investigations of the TmFeO3 sin-
gle-crystal in the region of spontaneous spin re-
orientation exhibit no lattice distortions which
would occur if the lattice symmetry was reduced
from rhombic to monoclinic. This supports the
purely magnetic nature of the Ã2–Ã24–Ã4 spin ro-
tation in orthoferrites.
Keywords: x-ray investigations, spin reorienta-
tion, lattice symmetry.
1028 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 8/9
Ë.Ò. Öûìáàë, Â.È. Êàìåíåâ, ß.Á. Áàçàëèé, Ä.À. Õàðà, Ô.E. Âèãåí
|