Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄

Обнаружены особенности поведения магнитоакустических характеристик редкоземельного мультиферроика Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ во внешнем магнитном поле, приложенном в базисной плоскости кристалла. Эти результаты позволили сделать вывод о наличии магнитной анизотропии в этой плоскости и вызванных ею магни...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Физика низких температур
Datum:	2012
Hauptverfasser:	Звягина, Г.А., Жеков, К.Р., Звягин, А.А., Гудим, И.А., Билыч, И.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2012
Schlagworte:	Кpаткие сообщения
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117193
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ / Г.А. Звягина, К.Р. Жеков, А.А. Звягин, И.А. Гудим, И.В. Билыч // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 5. — С. 571-575. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-117193
record_format	dspace
spelling	Звягина, Г.А. Жеков, К.Р. Звягин, А.А. Гудим, И.А. Билыч, И.В. 2017-05-20T17:05:33Z 2017-05-20T17:05:33Z 2012 Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ / Г.А. Звягина, К.Р. Жеков, А.А. Звягин, И.А. Гудим, И.В. Билыч // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 5. — С. 571-575. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 72.55.+s, 74.25.Ld https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117193 Обнаружены особенности поведения магнитоакустических характеристик редкоземельного мультиферроика Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ во внешнем магнитном поле, приложенном в базисной плоскости кристалла. Эти результаты позволили сделать вывод о наличии магнитной анизотропии в этой плоскости и вызванных ею магнитных фазовых переходов в кристалле. Построены фазовые H–T-диаграммы для случаев H ║ С₂ и H ⊥ С₂. Знайдено особливості поведінки магнітоакустичних характеристик рідкісноземельного мультифероїка Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ в зовнішньому магнітному полі, прикладеному в базисній площині кристалу. Ці результати дозволили зробити висновок про наявність магнітної анізотропії в цій площині та викликаних нею магнітних фазових переходів в кристалі. Побудовано фазові H–T-діаграми для випадків H ║ С₂ та H ⊥ С₂. The behavior features of of magneto-acoustic characteristics of the rare-earth multiferroic Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ in the external field, applied in the basal plane of the crystal are found. These results permitted to draw conclusion about the presence of magnetic anisotropy in that plane and about magnetic phase transitions in the crystal, caused by the anisotropy. The H-T phase diagrams are constructed for the cases H ║ С₂ and H ⊥ С₂. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Кpаткие сообщения Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ Magnetic anisotropy in the basal plane of rare-earth ferroborate Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄
spellingShingle	Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ Звягина, Г.А. Жеков, К.Р. Звягин, А.А. Гудим, И.А. Билыч, И.В. Кpаткие сообщения
title_short	Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄
title_full	Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄
title_fullStr	Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄
title_full_unstemmed	Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄
title_sort	магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората nd₀.₇₅dy₀.₂₅fe₃(bo₃)₄
author	Звягина, Г.А. Жеков, К.Р. Звягин, А.А. Гудим, И.А. Билыч, И.В.
author_facet	Звягина, Г.А. Жеков, К.Р. Звягин, А.А. Гудим, И.А. Билыч, И.В.
topic	Кpаткие сообщения
topic_facet	Кpаткие сообщения
publishDate	2012
language	Russian
container_title	Физика низких температур
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
format	Article
title_alt	Magnetic anisotropy in the basal plane of rare-earth ferroborate Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄
description	Обнаружены особенности поведения магнитоакустических характеристик редкоземельного мультиферроика Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ во внешнем магнитном поле, приложенном в базисной плоскости кристалла. Эти результаты позволили сделать вывод о наличии магнитной анизотропии в этой плоскости и вызванных ею магнитных фазовых переходов в кристалле. Построены фазовые H–T-диаграммы для случаев H ║ С₂ и H ⊥ С₂. Знайдено особливості поведінки магнітоакустичних характеристик рідкісноземельного мультифероїка Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ в зовнішньому магнітному полі, прикладеному в базисній площині кристалу. Ці результати дозволили зробити висновок про наявність магнітної анізотропії в цій площині та викликаних нею магнітних фазових переходів в кристалі. Побудовано фазові H–T-діаграми для випадків H ║ С₂ та H ⊥ С₂. The behavior features of of magneto-acoustic characteristics of the rare-earth multiferroic Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ in the external field, applied in the basal plane of the crystal are found. These results permitted to draw conclusion about the presence of magnetic anisotropy in that plane and about magnetic phase transitions in the crystal, caused by the anisotropy. The H-T phase diagrams are constructed for the cases H ║ С₂ and H ⊥ С₂.
issn	0132-6414
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117193
citation_txt	Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄ / Г.А. Звягина, К.Р. Жеков, А.А. Звягин, И.А. Гудим, И.В. Билыч // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 5. — С. 571-575. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT zvâginaga magnitnaâanizotropiâvbazisnoiploskostiredkozemelʹnogoferroboratand075dy025fe3bo34 AT žekovkr magnitnaâanizotropiâvbazisnoiploskostiredkozemelʹnogoferroboratand075dy025fe3bo34 AT zvâginaa magnitnaâanizotropiâvbazisnoiploskostiredkozemelʹnogoferroboratand075dy025fe3bo34 AT gudimia magnitnaâanizotropiâvbazisnoiploskostiredkozemelʹnogoferroboratand075dy025fe3bo34 AT bilyčiv magnitnaâanizotropiâvbazisnoiploskostiredkozemelʹnogoferroboratand075dy025fe3bo34 AT zvâginaga magneticanisotropyinthebasalplaneofrareearthferroboratend075dy025fe3bo34 AT žekovkr magneticanisotropyinthebasalplaneofrareearthferroboratend075dy025fe3bo34 AT zvâginaa magneticanisotropyinthebasalplaneofrareearthferroboratend075dy025fe3bo34 AT gudimia magneticanisotropyinthebasalplaneofrareearthferroboratend075dy025fe3bo34 AT bilyčiv magneticanisotropyinthebasalplaneofrareearthferroboratend075dy025fe3bo34
first_indexed	2025-11-26T04:49:59Z
last_indexed	2025-11-26T04:49:59Z
_version_	1850612406317744128
fulltext	© Г.А. Звягина, К.Р. Жеков, А.А. Звягин, И.А. Гудим, И.В. Билыч, 2012 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 5, c. 571–575 Краткие сообщения Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 Г.А. Звягина1, К.Р. Жеков1, А.А. Звягин1, И.А. Гудим2, И.В. Билыч1 1Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Ленина, 47, г. Харьков, 61103, Украина E-mail: zvyagina@ilt.kharkov.ua 2Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, г. Красноярск, 660036, Россия Статья поступила в редакцию 21 декабря 2011 г. Обнаружены особенности поведения магнитоакустических характеристик редкоземельного мульти- ферроика Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 во внешнем магнитном поле, приложенном в базисной плоскости кри- сталла. Эти результаты позволили сделать вывод о наличии магнитной анизотропии в этой плоскости и вызванных ею магнитных фазовых переходов в кристалле. Построены фазовые H–T-диаграммы для слу- чаев H ║ С2 и H ⊥ С2. Знайдено особливості поведінки магнітоакустичних характеристик рідкісноземельного мультифероїка Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 в зовнішньому магнітному полі, прикладеному в базисній площині кристалу. Ці результати дозволили зробити висновок про наявність магнітної анізотропії в цій площині та викликаних нею магнітних фазових переходів в кристалі. Побудовано фазові H–T-діаграми для випадків H ║ С2 та H ⊥ С2. PACS: 72.55.+s Магнитоакустические эффекты; 74.25.Ld Механические и акустические свойства, упpугость и затухание ультpазвука. Ключевые слова: ферробораты, магнитоупругое взаимодействие, магнитные фазовые переходы. В последнее время вырос интерес к исследованиям физических свойств мультиферроиков, веществ, в ко- торых сосуществует магнитное и электрическое (и/или иногда упругое) упорядочение [1]. Этот интерес связан с возможностью использования свойств мультифер- роиков в современной электронике. К настоящему времени известен сравнительно небольшой класс таких соединений: Ni3B7O13I, редкоземельные (РЗ) мангани- ты RMnO3 и RMn2O2 (R–РЗ ион), BiFeO3, BiMnO3, MnWO3, РЗ ферробораты RFe3(BO3)4 (R = Y; La–Nd; Sm–Er). Удобным объектом для изучения механизмов силь- ной магнитоэлектрической связи являются РЗ оксибо- раты со структурой хантита [2]. Эти системы имеют ромбоэдрическую структуру (тригональная простран- ственная группа R32). Их особые магнитные и элек- трические свойства связаны с присутствием в них двух типов магнитных ионов: это ионы железа и РЗ ионы. В большинстве соединений ниже температуры Нееля (по- рядка 20–40 К) возникает магнитный порядок, а в не- которых из них, кроме того, наблюдается спонтанная электрическая поляризация. Основной вклад в маг- нитную анизотропию ферроборатов вносят РЗ ионы. Ионы железа в этих веществах находятся в S-состоя- нии (орбитальный синглет), и их магнитная анизотро- пия может быть вызвана при низких температурах лишь слабым магнитодипольным взаимодействием. В зави- симости от типа РЗ иона вещества этого класса могут проявлять магнитную анизотропию типа «легкая плос- кость» (ЛП), например ферробораты Sm, Er, либо «лег- кая ось» (ЛО) — ферробораты Pr, Tb, Dy. Некоторые соединения спонтанным образом переходят от ЛП к ЛО состоянию (ферробораты Gd, Ho) или из ЛП со- стояния в несоразмерную спиральную фазу (ферробо- Г.А. Звягина, К.Р. Жеков, А.А. Звягин, И.А. Гудим, И.В. Билыч 572 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 5 рат Nd). Подобное разнообразие магнитного поведения связано с различием основных состояний РЗ ионов в этих соединениях. В последние годы появилась тенденция изучать свойства ферроборатов с двумя сортами РЗ ионов (за- мещенные системы типа R11–xR2xFe3(BO3)4, где R1 = = Dy, Tb, а R2 = Nd, Er). В таких бинарных соединени- ях вклады РЗ ионов в магнитную анизотропию могут конкурировать между собой. Поэтому можно ожидать проявления спонтанных и стимулированных магнит- ным полем ориентационных фазовых переходов в маг- нитной подсистеме, вблизи которых, как известно, от- носительно небольшие изменения внешних (управляю- щих) параметров приводят к существенному изменению свойств соединений. В связи с этим изучение упругих свойств замещенных соединений в окрестностях фазо- вых переходов весьма актуально. Одним из наиболее чувствительных методов иссле- дования магнитоупорядоченных систем является изу- чение поведения акустических волн в них под воздей- ствием внешнего магнитного поля [3]. Этот подход позволил обнаружить целый ряд магнитных фазовых переходов в различных магнетиках [4]. К преимущест- вам метода следует отнести точность определения кри- тических температур и полей, а также рода фазовых переходов, что иногда вызывает трудности при стан- дартных магнитных измерениях намагниченности, маг- нитной восприимчивости или отклика теплоемкости на магнитное поле. Одним из наиболее интересных бинарных ферро- боратов в настоящее время является кристалл Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4. В этом соединении были обна- ружены аномалии в температурном поведении магнит- ной восприимчивости при TN = 32 К и TR = 25 К [5], которые связывались авторами с переходом кристалла в антиферромагнитное ЛП состояние и спин-пере- ориентационным переходом (из ЛП в ЛО состояние) соответственно. Однако исследования теплоемкости, на- магниченности [6] и наши магнитоакустические иссле- дования [7] этого кристалла убедительно доказали, что особенности перестройки его магнитной структуры не сводятся к простой суперпозиции особенностей, харак- терных для независимых подсистем NdFe3(BO3)4 и DyFe3(BO3)4. В Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 мы обнаружили новые фазовые переходы по температуре и в магнит- ном поле, направленном вдоль оси симметрии С3. Был построен низкотемпературный участок фазовой H–T- диаграммы (H \|\| С3) и показано, что для соединения характерно наличие нескольких линий фазовых пере- ходов и, соответственно, нескольких магнитных фаз. В упомянутых выше работах исследования заме- щенного неодим-диспрозиевого ферробората прово- дились в основном в магнитном поле, параллельном оси С3. Лишь в работе [5] сообщалось о наблюдении слабых аномалий продольной электрической поляриза- ции в достаточно слабых магнитных полях (HCR ~ 5 кЭ), приложенных в базисной плоскости, при температурах выше 25 К. Поэтому в настоящей работе мы провели магнитоакустические исследования Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 во внешнем магнитном поле, ориентированном в ба- зисной плоскости кристалла. Выявлена магнитная ани- зотропия свойств этого монокристалла в базисной плоскости. В частности, обнаружено несколько маг- нитных спин-переориентационных фазовых переходов, индуцированных магнитным полем, приложенным в базисной плоскости вдоль и перпендикулярно оси сим- метрии второго порядка С2. Проведен анализ возмож- ной природы обнаруженных переходов, а также по- строены низкотемпературные фазовые H–T-диаграммы этого кристалла для случаев H \|\| С2 и H ⊥ С2. Отметим, что исследования поведения намагничен- ности этого соединения при низких температурах в магнитном поле, направленном в базисной плоскости, не выявили аномалий, связанных с фазовыми перехо- дами в магнитной подсистеме кристалла. С результа- тами этих исследований нас любезно ознакомили ав- торы работы [8] до публикации. Изометричные монокристаллы Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 выращивались из раствора-расплава на основе тримо- либдата висмута по методике, подробно описанной в [6]. Кристалл представлял собой прозрачную шестигранную призму зеленого цвета высотой порядка 5 мм в направ- лении, близком к оси С3. Из него были приготовлены образцы с характерными размерами ~ 1,5×1×1 мм. Ори- ентация образцов осуществлялась рентгеновским мето- дом обратной съемки (метод Лауэ). Измерения относительных изменений скорости и затухания звука были проведены на автоматизирован- ной аппаратуре, описанной в [9]. Точность измерений при толщине образцов ~ 0,5 мм составляет величину ~ 10–4 по скорости и ~ 0,05 дБ по затуханию. Изуча- лось поведение скорости и поглощения поперечных акустических мод при изменении температуры от 1,7 до 120 К и магнитного поля до 55 кЭ, приложенного в двух направлениях в базисной плоскости кристалла H \|\| С2 и H ⊥ С2. Температурное поведение скорости и поглощения всех исследованных акустических мод не выявило ка- ких-либо аномалий при температурах выше 33 К. Ни- же 33 К в зависимостях скоростей поперечных мод на- блюдались три особенности соответственно при TN = = 32 К, TCR1 = 25 К и TCR2 = 16 К, сопровождаемые аномалиями в поглощении [7]. Наложение внешнего магнитного поля в базисной плоскости кристалла (как в случае H \|\| С2, так и для H ⊥ С2) незначительно сдви- гало особенности при TCR1и TCR2 в сторону более низ- ких температур. Положение особенности при TN прак- тически не менялось под воздействием внешнего поля. Рисунок 1 иллюстрирует типичное температурное по- Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 5 573 ведение скорости и поглощения поперечных мод на примере С44-моды* в магнитном поле H ⊥ С3. Исследуя поведение скорости и поглощения попе- речных мод в зависимости от магнитного поля при фик- сированном значении температуры, мы установили сле- дующее: 1. В температурном диапазоне 1,7 К< T < 15 К ско- рость и поглощение всех исследованных мод практи- чески не зависят от магнитного поля, приложенного в базисной плоскости как при H \|\| С2, так и при H ⊥ С2. 2. В интервале температур 15–32 К характер магни- тополевых зависимостей акустических характеристик зависит от направления магнитного поля в базисной плоскости. В случае H \|\| С2 магнитополевые зависимо- сти скорости и поглощения проявляют две особенно- сти типа скачка в полях соответственно 3CRH и 3CRH ′ (см. вставку на рис. 2,а). В случае же H ⊥ С2 в поведе- нии акустических характеристик наблюдается только одна аномалия в поле 3CRH ′ (излом или слабый скачок скорости, см. вставку на рис. 2,б). Подобное магнитополевое поведение характеристик поперечных мод мы наблюдали ранее в ферроборате неодима в температурном интервале, где реализуется легкоплоскостная антиферромагнитная соразмерная структура [10]. Анизотропию поведения акустических характеристик мы объясняли [10] наличием в базисной плоскости NdFe3(BO3)4 оси легкого намагничивания, сонаправленной с осью симметрии С2 [11,12]. В маг- нитном поле, направленном вдоль оси С2, в кристалле реализуется спин–флоп переход, который, как мы ус- тановили, проявляется в виде скачка на магнитополе- вых зависимостях скоростей поперечных акустических мод. Анизотропию поведения упругих характеристик в магнитном поле, направленном в базисной плоскости, мы связывали с возможной реализацией в кристалле антиферромагнитной доменной структуры с тремя ти- пами доменов, вектора антиферромагнетизма которых Рис. 1. Температурные зависимости поведения скорости аку- стической С44-моды во внешнем магнитном поле H ║ С2 при H = 0, H = 30 кЭ и H = 50 кЭ. На вставке — поглощение аку- стической С44-моды в различных магнитных полях H ⊥ С2. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 10 20 30 40 50 дB/cм H \|\| a 40 кЭ H = 0 10 кЭ T, К 10 –2 C 44 TN TN TCR1 TCR1TCR2 TCR2 H \|\| b 50 кЭ 30 кЭ H = 0 ΔS / S T, К Δα Рис. 2. Фрагменты фазовых H–T-диаграмм соединения Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 в магнитном поле, приложенном в базисной плоскости кристалла. Заполненные символы соот- ветствуют положению особенностей в магнитополевых зави- симостях скорости и поглощении С44-моды (q \|\| c, u \|\| b), перечеркнутые — С44-моды (q \|\| c, u \|\| а), открытые — аку- стической моды (q \|\| a, u \|\| с). Звездочки соответствуют по- ложению особенностей в температурых зависимостях скоро- сти и поглощении С44-моды (q \|\| c, u \|\| b). Линии проведены «на глаз». H ║ С2. На вставке приведены магнитополевые зависимости скорости звуковой С44-моды при T = 18 К и T = 27 К (а). H ⊥ С2. На вставке приведены магнитополевые зависимости скорости звуковой С44-моды при T = 17 К и T = 27 К (б). 0 0 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 30 30 35 35 10 20 30 40 50 0 0 10 10 20 20 30 30 40 40 50 50 2·10 –3 10 –3 18 К 17 К 27 К 27 К H, кЭ H, кЭ HCR3 HCR3' HCR3' 2 1 3' 3 H \|\| a T, К T, К 10 20 30 40 50 TN TN 2 1 3' H \|\| b а б C 44 C 44 Δ S / S Δ S / S H , к Э H , к Э * На рисунках использованы следующие обозначения: Δs/s и Δα — относительные изменения скорости и поглощения звуко- вых волн (q — волновой вектор, u — поляризация), распространяющихся вдоль осей a, b, c стандартной для тригонального кристалла декартовой системе координат (a \|\| C2, c \|\| C3). Г.А. Звягина, К.Р. Жеков, А.А. Звягин, И.А. Гудим, И.В. Билыч 574 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 5 ориентированы вдоль каждой из кристаллографиче- ских осей симметрии C2. Наиболее вероятно, что наблюдаемая нами в случае замещенного ферробората Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 ани- зотропия поведения акустических характеристик в маг- нитном поле H ⊥ С3 также является следствием суще- ствования в базисной плоскости кристалла выделенной оси легкого намагничивания. Наличие такой «легкой оси» и приводит к появлению фазового перехода пер- вого рода типа спин–флоп. Наблюдение двух фазовых переходов (двух скачков в скорости) можно объяснить возможным проявлением доменной структуры в ис- следуемом магнетике. В случае H \|\| С2 в одном из трех типов доменов магнитные моменты подрешеток па- раллельны магнитному полю, и при определенном зна- чении поля в таком домене реализуется спин–флоп пе- реход (скачок скорости в HCR3, см. вставку на рис. 2,а). Намагниченности подрешеток в двух других типах доменов наклонены относительно направления поля, и поэтому спиновая переориентация в них происходит при бόльшем значении поля (скачок скорости в 3 ,CRH ′ , см. вставку на рис. 2,а). При дальнейшем увеличении поля магнитные моменты всех трех типов доменов поворачиваются к направлению поля и в конце концов переходят во флип состояние (плавное возрастание ско- рости вплоть до максимально достижимого в нашем эксперименте значения поля 55 кЭ). Магнитополевые зависимости характеристик поперечных мод в поле, перпендикулярном оси С2, указывают на наличие од- ного фазового перехода по полю. В этом случае маг- нитные подрешетки двух типов магнитных доменов направлены под углом в 30° к направлению поля, а в третьем перпендикулярны полю, и поэтому фазовый переход проявляется, скорее, как ФП второго рода. На основании данных магнитоакустических изме- рений построены низкотемпературные части фазовых H–T-диаграмм кристалла Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 для поля, направленного вдоль и перпендикулярно оси вто- рого порядка в базисной плоскости кристалла, рис. 2,а и рис. 2,б соответственно. Анализируя поведение магнитоупругих характери- стик этого замещенного ферробората, мы пришли к следующим выводам. Во-первых, наблюдаемое поведе- ние характерно для многоподрешеточного магнетика, что подтверждает предположение, выдвинутое нами ранее [7]. Во-вторых, в высокотемпературных магни- тоупорядоченных фазах (температуры выше 15 К, но ниже температуры упорядочения 32 К), по-видимому, возникает доменная структура, аналогичная случаю ферробората неодима [10]. Магнитная анизотропия типа «легкая ось» в базисной плоскости приводит к спин–флоп переходам в таких доменах, магнитные моменты подрешеток которых не перпендикулярны приложенному полю. Сравнение магнитоупругих свойств ферробората неодима [10] и исследуемого замещенного соединения позволяет предположить, что особенности поведения акустических характеристик Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 в высокотемпературных магнитоупорядоченных фазах определяются наличием именно ионов неодима. С дру- гой стороны, присутствие в замещенном ферроборате ионов диспрозия приводит к появлению низкотемпера- турной магнитной фазы (ниже 15 К), в которой магнит- ные моменты подрешеток направлены вдоль оси С3. Поэтому относительно слабое магнитное поле в базис- ной плоскости не вызывает при таких температурах фазовых переходов. Наконец, в замещенном ферробо- рате в температурном диапазоне от 16 до 25 К может существовать спиральная магнитная фаза (аналогично NdFe3(BO3)4), в которой вектор антиферромагнетизма вращается в базисной плоскости, а (малый) вектор спирали направлен вдоль оси третьего порядка. В пользу этого предположения говорит и тот факт, что в замещенном составе в температурном интервале ниже TN и до 20 К в базисной плоскости наблюдалась от- личная от нуля спонтанная электрическая поляриза- ция [5]. Напомним, что появление электрической по- ляризации в магнитоупорядоченной фазе неодимового ферробората сопутствовало формированию в нем спи- ральной магнитной структуры [10]. Это предположение может быть проверено при проведении экспериментов по нейтронному рассеянию в замещенном неодим-дис- прозиевом ферроборате. Исследуя низкотемпературное поведение звуковых характеристик (скорости звука и его поглощения) за- мещенного ферробората Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 во внеш- нем магнитном поле, приложенном в базисной плоско- сти, мы обнаружили магнитную анизотропию свойств этого соединения. Отметим, что применение магнито- акустических исследований позволило нам обнаружить фазовые переходы и определить их род, тогда как точ- ность измерения намагниченности в нужном темпе- ратурном диапазоне не позволила этого сделать. Ис- следованные магнитные фазовые переходы, по всей видимости, связаны со спиновой переориентацией не- скольких магнитных подрешеток этого магнетика. В частности, фазовые переходы первого рода типа спин– флоп по полю, приложенному в базисной плоскости, вызваны именно магнитной анизотропией типа «легкая ось» в базисной плоскости. Мы объясняем существо- вание таких фазовых переходов в различных фазах и при разных ориентациях внешнего поля наличием до- менной структуры, аналогичной той, которая, вероят- но, имеет место в NdFe3(BO3)4. 1. W. Erenstein, N.D. Mathur, and J.F. Scott, Nature Mater. 442, 759 (2006). 2. А.М. Кадомцева, Ю.Ф. Попов, Г.П. Воробьев, А.П. Пя- таков, С.С. Кротов, К.И. Комилов, В.Ю. Иванов, А.А. Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd0,75Dy0,25Fe3(BO3)4 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 5 575 Мухин, А.К. Звездин, А.М. Кузьменко, Л.Н. Безматер- ных, И.А. Гудим, В.Л. Темеров, ФНТ 36, 640 (2010) [Low Temp. Phys. 36, 511 (2010)]. 3. B. Lüthi, Physical Acoustics in the Solid State, Springer, Heidelberg (2007). 4. A.A. Zvyagin and G.A. Zvyagina, Fiz. Nizk. Temp. 27, 406 (2001) [Low Temp. Phys. 27, 300 (2001)]. 5. Ю.Ф. Попов, А.М. Кадомцева, Г.П. Воробьев, А.А. Му- хин, В.Ю. Иванов, А.М. Кузьменко, А.С. Прохоров, Л.Н. Безматерных, В.Л. Темеров, Письма в ЖЭТФ 89, 405 (2009). 6. I.A. Gudim, E.V. Eremin, and V.L. Temerov, J. Cryst. Growth 312, 2427 (2010). 7. G.A. Zvyagina, К.R. Zhekov, A.A. Zvyagin, I.V. Bilych, L.N. Bezmaternykh, and I.A. Gudim, Fiz. Nizk. Temp. 36, 376 (2010) [Low Temp. Phys. 36, 296 (2010)]. 8. А.А. Демидов, И.А. Гудим, Е.В. Еремин, в печати. 9. E.A. Масалитин, В.Д. Филь, К.Р. Жеков, A.Н. Жолобен- ко, T.В. Игнатова, Sung-Ik Lee, ФНТ 29, 93 (2003) [Low Temp. Phys. 29, 72 (2003)]. 10. G.A. Zvyagina, К.R. Zhekov, I.V. Bilych, A.A. Zvyagin, I.A. Gudim, and V.L. Temerov, Fiz. Nizk. Temp. 37, 1269 (2011) [Low Temp. Phys. 37, 1010 (2011)]. 11. E.A. Popova, N. Tristan, Ch. Hess, R. Klingeler, B. Buchner, L.N. Bezmaternykh, L. Temerov, and A.N. Vasiljev, Sov. Phys. JETP 132,121 (2007). 12. M. Janoschek, P. Fischer, J. Schefer, B. Roessli, V.M. Me- ven, V. Petricek, G. Petrakovskii, and L. Bezmaternikh, Phys. Rev. B81, 094429 (2010). Magnetic anisotropy in the basal plane of rare-earth ferroborate Nd0.75Dy0.25Fe3(BO3)4 G.A. Zvyagina, K.R. Zhekov, A.A. Zvyagin, I.A. Gudim, and I.V. Biluch The behavior features of of magneto-acoustic characteristics of the rare-earth multiferroic Nd0.75Dy0.25Fe3(BO3)4 in the external field, applied in the basal plane of the crystal are found. These results permitted to draw conclusion about the presence of magnetic anisotropy in that plane and about magnetic phase transitions in the crystal, caused by the anisotro- py. The H-T phase diagrams are constructed for the cases H ║ С2 and H ⊥ С2. PACS: 72.55.+s Magnetoacoustic effects; 74.25.Ld Mechanical and acoustical proper- ties, elasticity and ultrasonic attenuation. Keywords: ferroborates, magnetoelastic interaction, magnetic phase transitions.

Магнитная анизотропия в базисной плоскости редкоземельного ферробората Nd₀.₇₅Dy₀.₂₅Fe₃(BO₃)₄

Institution

Ähnliche Einträge