Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆
В широком диапазоне частот (8-142 ГГц) и магнитных полей (75 кЭ) при Т = 4,2 К проведено детальное исследование спектра АФМР вдоль главных магнитных осей x, y, z соединения Mn₂P₂S₆. Показано, что данное соединение относится к двухосным магнетикам. При Н = 0 имеются две щели в спектре спиновых волн:...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117828 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆ / М.И. Кобец, К.Г. Дергачев, С.Л. Гнатченко, Е.Н. Хацько, Ю.М. Высочанский, М.И. Гурзан // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 12. — С. 1197-1203. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859816117100347392 |
|---|---|
| author | Кобец, М.И. Дергачев, К.Г. Гнатченко, С.Л. Хацько, Е.Н. Высочанский, Ю.М. Гурзан, М.И. |
| author_facet | Кобец, М.И. Дергачев, К.Г. Гнатченко, С.Л. Хацько, Е.Н. Высочанский, Ю.М. Гурзан, М.И. |
| citation_txt | Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆ / М.И. Кобец, К.Г. Дергачев, С.Л. Гнатченко, Е.Н. Хацько, Ю.М. Высочанский, М.И. Гурзан // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 12. — С. 1197-1203. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика низких температур |
| description | В широком диапазоне частот (8-142 ГГц) и магнитных полей (75 кЭ) при Т = 4,2 К проведено детальное исследование спектра АФМР вдоль главных магнитных осей x, y, z соединения Mn₂P₂S₆. Показано, что данное соединение относится к двухосным магнетикам. При Н = 0 имеются две щели в спектре спиновых волн: (101,46 ± 0,1) и (115,52 ± 0,1) ГГц. По данным АФМР определены величины эффективных полей магнитной анизотропии: Hα1 = 0,619 кЭ, Hα2 = 0,803 кЭ. Обнаружено аномальное взаимодействие ветвей АФМР в Mn₂P₂S₆ и возникновение связанных спин-спиновых колебаний одной симметрии; дополнительное поглощение в спектре АФМР - локальная мода, связанная с нарушением трансляционного порядка в низкоразмерном магнетике. Впервые показано, что появление дополнительных пиков поглощения зависит от скорости охлаждения образца. Доказана связь наблюдаемых пиков с внутренними модами доменных границ.
У широкому диапазоні частот (8–142 ГГц) та магнітних полів (75 кЕ) при Т = 4,2 К проведено детальне дослідження спектру АФМР вздовж головних магнітних вісей x, y, z сполуки Mn₂P₂S₆. Показано, що дана сполука відноситься до двухвісних магнетиків. При Н = 0 є дві щілини в спектрі спінових
коливань: (101,46 0,1) та (115,52 0,1) ГГц. За даними АФМР визначено величини ефективних полів
магнітної анізотропії: Hα1 = 0,619 кЕ, Hα2 = 0,803 кЕ. Виявлено аномальну взаємодію гілок АФМР в
Mn₂P₂S₆ і появу зв’язаних спін-спінових коливань одної симетрії; додаткове поглинання в спектрі
АФМР — локальна мода, яка пов’язана з порушенням трансляційного порядку у низьковимірному
магнетику. Вперше показано, що поява додаткових піків поглинання залежить від швидкості охолодження зразка. Доведено зв’язок піків, що спостерігаються, з внутрішніми модами доменних границь.
The AFMR spectra along the principal axes x, y, z
of Mn₂P₂S₆ were studied in detail in wide frequency
(8–142 GHz) and magnetic field (up to 75 kOe)
ranges at T = 4.2 K. It is shown that the compound
belongs to biaxial magnets. At H = 0 there are two
gaps in the spin wave spectrum, (101.46 0.1)
and (115.52 0.1) GHz. The values of magnetic
anysotropy effective fields Нα=1 = 0.619 kOe, Hα2 =
= 0.803 kOe were obtained using the AFMR data.
An anomalous interaction of AFMR branches in
Mn₂P₂S₆ and the appearance of coupled spin–spin
oscilation of the same symmetry were detected. An
additional absorption in the AFMR spectrum was
observed, namely, a local mode connected with the
violation of translational order in the low-dimensional magnet. It is first shown that the appearance
of additional adsorption peaks depends on sample
cooling rate. It is proved that the observed peaks
are associated with internal modes of domain
boundaries.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:22:49Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 12, ñ. 1197–1203
Àíòèôåððîìàãíèòíûé ðåçîíàíñ â Mn2P2S6
Ì.È. Êîáåö, Ê.Ã. Äåðãà÷åâ, Ñ.Ë. Ãíàò÷åíêî, Å.Í. Õàöüêî
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: khatsko@ilt.kharkov.ua
Þ.Ì. Âûñî÷àíñêèé, Ì.È. Ãóðçàí
Óæãîðîäñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò, óë. Ïèäãèðíà, 46, ã. Óæãîðîä, 88000, Óêðàèíà
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 21 èþëÿ 2009 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 7 àâãóñòà 2009 ã.
 øèðîêîì äèàïàçîíå ÷àñòîò (8–142 ÃÃö) è ìàãíèòíûõ ïîëåé (75 êÝ) ïðè Ò = 4,2 Ê ïðîâåäåíî äå-
òàëüíîå èññëåäîâàíèå ñïåêòðà ÀÔÌÐ âäîëü ãëàâíûõ ìàãíèòíûõ îñåé x, y, z ñîåäèíåíèÿ Mn2P2S6. Ïî-
êàçàíî, ÷òî äàííîå ñîåäèíåíèå îòíîñèòñÿ ê äâóõîñíûì ìàãíåòèêàì. Ïðè Í = 0 èìåþòñÿ äâå ùåëè â
ñïåêòðå ñïèíîâûõ âîëí: (101,46 � 0,1) è (115,52 � 0,1) ÃÃö. Ïî äàííûì ÀÔÌÐ îïðåäåëåíû âåëè÷èíû
ýôôåêòèâíûõ ïîëåé ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè: Ha1 = 0,619 êÝ, Ha2 = 0,803 êÝ. Îáíàðóæåíî àíîìàëüíîå
âçàèìîäåéñòâèå âåòâåé ÀÔÌÐ â Mn2P2S6 è âîçíèêíîâåíèå ñâÿçàííûõ ñïèí-ñïèíîâûõ êîëåáàíèé îä-
íîé ñèììåòðèè; äîïîëíèòåëüíîå ïîãëîùåíèå â ñïåêòðå ÀÔÌÐ — ëîêàëüíàÿ ìîäà, ñâÿçàííàÿ ñ íàðó-
øåíèåì òðàíñëÿöèîííîãî ïîðÿäêà â íèçêîðàçìåðíîì ìàãíåòèêå. Âïåðâûå ïîêàçàíî, ÷òî ïîÿâëåíèå äî-
ïîëíèòåëüíûõ ïèêîâ ïîãëîùåíèÿ çàâèñèò îò ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ îáðàçöà. Äîêàçàíà ñâÿçü
íàáëþäàåìûõ ïèêîâ ñ âíóòðåííèìè ìîäàìè äîìåííûõ ãðàíèö.
Ó øèðîêîìó äèàïàçîí³ ÷àñòîò (8–142 ÃÃö) òà ìàãí³òíèõ ïîë³â (75 êÅ) ïðè Ò = 4,2 Ê ïðîâåäåíî äå-
òàëüíå äîñë³äæåííÿ ñïåêòðó ÀÔÌÐ âçäîâæ ãîëîâíèõ ìàãí³òíèõ â³ñåé x, y, z ñïîëóêè Mn2P2S6. Ïîêàçà-
íî, ùî äàíà ñïîëóêà â³äíîñèòüñÿ äî äâóõâ³ñíèõ ìàãíåòèê³â. Ïðè Í = 0 º äâ³ ù³ëèíè â ñïåêòð³ ñï³íîâèõ
êîëèâàíü: (101,46 � 0,1) òà (115,52 � 0,1) ÃÃö. Çà äàíèìè ÀÔÌÐ âèçíà÷åíî âåëè÷èíè åôåêòèâíèõ ïîë³â
ìàãí³òíî¿ àí³çîòðîﳿ: Ha1 = 0,619 êÅ, Ha2 = 0,803 êÅ. Âèÿâëåíî àíîìàëüíó âçàºìîä³þ ã³ëîê ÀÔÌÐ â
Mn2P2S6 ³ ïîÿâó çâ’ÿçàíèõ ñï³í-ñï³íîâèõ êîëèâàíü îäíî¿ ñèìåòð³¿; äîäàòêîâå ïîãëèíàííÿ â ñïåêòð³
ÀÔÌÐ — ëîêàëüíà ìîäà, ÿêà ïîâ’ÿçàíà ç ïîðóøåííÿì òðàíñëÿö³éíîãî ïîðÿäêó ó íèçüêîâèì³ðíîìó
ìàãíåòèêó. Âïåðøå ïîêàçàíî, ùî ïîÿâà äîäàòêîâèõ ï³ê³â ïîãëèíàííÿ çàëåæèòü â³ä øâèäêîñò³ îõîëîä-
æåííÿ çðàçêà. Äîâåäåíî çâ’ÿçîê ï³ê³â, ùî ñïîñòåð³ãàþòüñÿ, ç âíóòð³øí³ìè ìîäàìè äîìåííèõ ãðàíèöü.
PACS: 76.50.+g Ôåððîìàãíèòíûé, àíòèôåððîìàãíèòíûé è ôåððèìàãíèòíûé ðåçîíàíñû; ñïèí-âîë-
íîâîé ðåçîíàíñ;
75.50.Ee Àíòèôåððîìàãíåòèêè.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: íèçêîðàçìåðíûå ìàãíåòèêè, àíòèôåððîìàãíèòíûé ðåçîíàíñ, ëîêàëüíûå ìîäû,
òðàíñëÿöèîííûé ïîðÿäîê.
 ïîñëåäíåå âðåìÿ íàáëþäàåòñÿ âîçðîæäåíèå èíòå-
ðåñà ê ñèñòåìàì òèïà Ì2P2X6 (M = Mn, Fe, Co, Ni, Sn;
X = S, Se). Ýòè íèçêîðàçìåðíûå ìàãíèòíûå ñîåäèíå-
íèÿ ïðîÿâëÿþò êàê ñåãíåòîýëàñòè÷åñêèå, òàê è ôåððî-
ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà.  íèõ âîçìîæíî ñóùåñòâîâà-
íèå ðàçëè÷íûõ ïðîñòðàíñòâåííî-ìîäóëèðîâàííûõ
ñïèíîâûõ ñòðóêòóð. Êðîìå òîãî, â íàñòîÿùåå âðåìÿ
ðÿä ïðåäñòàâèòåëåé ýòîãî ñåìåéñòâà èñïîëüçóþò äëÿ
ïîëó÷åíèÿ íàíîòðóáîê è íàíîñòåðæíåé [1]. Ñîåäèíå-
íèÿ ñ ìàãíèòíûìè èîíàìè ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ ÿâ-
ëÿþòñÿ òèïè÷íûìè ïðåäñòàâèòåëÿìè êâàçèäâóìåðíûõ
ìàãíèòíûõ ñèñòåì, â êîòîðûõ ðàñïîëîæåíèå ìàã-
íèòíûõ àòîìîâ â ñëîå îáðàçóåò ñîòîïîäîáíóþ (ãåêñà-
ãîíàëüíóþ) ñòðóêòóðó. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü áîëü-
øèíñòâî òåîðåòè÷åñêèõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðàáîò
âûïîëíåíî äëÿ ñëó÷àÿ 2D ìàãíèòíûõ ñèñòåì ñ ïðàêòè-
÷åñêè êâàäðàòíîé ðåøåòêîé ìàãíèòíûõ àòîìîâ â ñëîå.
Îäíàêî 2D ìàãíèòíûå ñèñòåìû ñ ãåêñàãîíàëüíîé ðå-
øåòêîé ìàãíèòíûõ àòîìîâ â ñëîå îñòàëèñü ôàêòè÷åñ-
© Ì.È. Êîáåö, Ê.Ã. Äåðãà÷åâ, Ñ.Ë. Ãíàò÷åíêî, Å.Í. Õàöüêî, Þ.Ì. Âûñî÷àíñêèé, Ì.È. Ãóðçàí, 2009
êè íå èçó÷åííûìè, âîçìîæíî, èç-çà îòíîñèòåëüíî íå-
áîëüøîãî ÷èñëà òàêèõ ñîåäèíåíèé.
Ñåìåéñòâî ñîåäèíåíèé Ì2P2X6 (M = Mn, Fe, Co,
Ni; X = S, Se) îòíîñèòñÿ èìåííî ê òàêèì 2D ìàãíèò-
íûì ñèñòåìàì [2,3]. Ìàãíèòíûå èîíû ïåðåõîäíûõ ìå-
òàëëîâ ðàñïîëîæåíû ñîòîïîäîáíûì îáðàçîì â ab-ïëîñ-
êîñòè, îáðàçóÿ ñëîæíóþ ãåêñàãîíàëüíóþ ðåøåòêó, è
ñâÿçàíû ñëàáûìè ñèëàìè Âàí-äåð-Âààëüñà. Ìàãíèòíàÿ
ñâÿçü ìåæäó ïëîñêîñòÿìè î÷åíü ñëàáàÿ. Ñ âîçíèêíîâå-
íèåì òàêèõ ñîåäèíåíèé ïîÿâèëàñü âîçìîæíîñòü èññëå-
äîâàòü îñîáåííîñòè èõ ìàãíèòíûõ ñòðóêòóð.
Òàêèì îáðàçîì, èçó÷åíèå ñëîèñòûõ êðèñòàëëîâ ñ
ãåêñàãîíàëüíûì ðàñïðåäåëåíèåì ìàãíèòíûõ èîíîâ â
ñëîå âåñüìà àêòóàëüíî è ñïîñîáñòâóåò äàëüíåéøåìó
ðàçâèòèþ ìîäåëüíûõ ïðåäñòàâëåíèé äëÿ íèçêîðàç-
ìåðíûõ ìàãíèòíûõ ñèñòåì.
Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ðåçîíàíñíûõ ñâîéñòâ â óïîðÿäî-
÷åííîì ñîñòîÿíèè èç ýòîãî ñåìåéñòâà ñîåäèíåíèé âû-
áðàí êðèñòàëë Mn2P2S6.
Îñíîâíîå ñîñòîÿíèå äâóõâàëåíòíîãî ìàðãàíöà
6
S5/2 (S = 5/2, L = 0). Ñèììåòðèÿ êðèñòàëëà îïèñûâàåò-
ñÿ ìîíîêëèííîé ïðîñòðàíñòâåííîé ãðóïïîé C2/m ñ
ïàðàìåòðàìè ðåøåòêè: a = 6,077 �, b = 10.524 �, c =
= 6,796 �, ÷èñëî ìîëåêóë â ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêå z = 4
è óãîë ìîíîêëèííîñòè � = 107°35� [4]. Ãëàâíûé ýëå-
ìåíò ñòðóêòóðû — ãåêñàãîíàëüíûå ïëîñêîñòè ìàãíèò-
íûõ èîíîâ Mn
2+
. Ôðàãìåíò êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóê-
òóðû èçîáðàæåí íà ðèñ. 1. Â ðàáîòå [5] ïðèâåäåíû
ñâåäåíèÿ îá èññëåäîâàíèè òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñ-
òè ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè. Ìàãíèòíîå óïîðÿäî-
÷åíèå ïðîèñõîäèò ïðè òåìïåðàòóðå TN = 78 Ê. Ìå-
òîäîì íåéòðîííîé äèôðàêöèè [6] óñòàíîâëåíà ìàãíèò-
íàÿ ñòðóêòóðà óïîðÿäî÷åííîãî ñîñòîÿíèÿ. Ïîêàçàíî,
÷òî êàæäûé àòîì ìàðãàíöà ñâÿçàí àíòèôåððîìàãíèò-
íîé ñâÿçüþ ñ áëèæàéøèìè ñîñåäÿìè â ïëîñêîñòè.
Cóùåñòâóåò ðàçëè÷èå â âåëè÷èíå àíòèôåððîìàãíèòíî-
ãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ: îáìåí ñ áëèæàéøèì
ñîñåäîì J1 = –7,7 Ê; ñî ñëåäóþùèì çà áëèæàéøèì J2 =
= –0,7 Ê; ñî ñëåäóþùèì J3 = –1,8 Ê. Ìåæïëîñêîñòíîå
îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå ôåððîìàãíèòíîå è åãî âåëè-
÷èíà ðàâíà �J 3 = 0,0198 Ê. Ëåãêàÿ îñü ïåðïåíäèêóëÿðíà
ïëîñêîñòè ñëîÿ. Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíà ìàãíèòíàÿ ñòðóêòó-
ðà Mn2P2S6, âçÿòàÿ èç ðàáîòû [6]. Âèäíî, ÷òî ìàãíèò-
íûå àòîìû Mn
2+
ôîðìèðóþò ñîòîâóþ ñòðóêòóðó â ñëîå.
 íàñòîÿùåì ñîîáùåíèè ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû èñ-
ñëåäîâàíèÿ ñïåêòðà àíòèôåððîìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà
(ÀÔÌÐ) â Mn2P2S6. Èçìåðåíèÿ âûïîëíåíû â èíòåðâà-
ëå ÷àñòîò 8–142 ÃÃö è ìàãíèòíûõ ïîëåé äî 75 êÝ ïðè
ãåëèåâîé òåìïåðàòóðå Ò = 4,2 Ê. Äëÿ íàáëþäåíèÿ ðåçî-
íàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ èñïîëüçîâàí ñïåêòðîìåòð ïðÿ-
ìîãî óñèëåíèÿ ñ ðàçëè÷íûì òèïîì ðåçîíàòîðîâ (öè-
ëèíäðè÷åñêèå è ïðÿìîóãîëüíûå) ñîîòâåòñòâóþùåãî
÷àñòîòíîãî äèàïàçîíà. Ðåçîíàòîðû â ñâîåé êîíñòðóê-
öèè èìåþò óñòðîéñòâî âðàùåíèÿ îáðàçöà âîêðóã îñè,
ïåðïåíäèêóëÿðíîé ïîñòîÿííîìó âíåøíåìó ïîëþ Í.
Òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ óãëà ïîâîðîòà îáðàçöà â ðåçî-
íàòîðå íå õóæå 1°.
Ïîëÿðèçàöèÿ ÑÂ× ïîëÿ íà îáðàçöå ïðè èññëåäîâà-
íèè ñïåêòðîâ ÀÔÌÐ âñåãäà áûëà ïåðïåíäèêóëÿðíà íà-
ïðàâëåíèþ âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ÷àñòîòíî-ïîëåâûõ çàâèñè-
ìîñòåé (×ÏÇ) ÀÔÌÐ êðèñòàëëà Mn2P2S6 äëÿ îðèåíòà-
öèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ Í âäîëü ìàãíèòíûõ
îñåé x, y, z ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 3. Ìàãíèòíàÿ îñü z ÿâ-
ëÿåòñÿ «ëåãêîé» îñüþ, âäîëü êîòîðîé íàïðàâëåí âåê-
òîð àíòèôåððîìàãíåòèçìà l, êîòîðûé ïåðïåíäèêó-
ëÿðåí ïëîñêîñòè àb è îòêëîíåí îò îñè ñ íà 17° [6].
1198 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 12
Ì.È. Êîáåö, Ê.Ã. Äåðãà÷åâ, Ñ.Ë. Ãíàò÷åíêî, Å.Í. Õàöüêî, Þ.Ì. Âûñî÷àíñêèé, Ì.È. Ãóðçàí
cz
b
a
Mn
P
S
Ðèñ. 1. Ôðàãìåíò êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû Mn2P2S6 [4].
107 35,
o
c
b
a
Ðèñ. 2. Ìàãíèòíàÿ ñòðóêòóðà Mn2P2S6 [6].
Ìàãíèòíûå îñè x è y ñîâïàäàþò ñ êðèñòàëëîãðàôè÷åñ-
êèìè îñÿìè a è b. Ïðè Í = 0 â ñïåêòðå ñïèíîâûõ âîëí
èìåþòñÿ äâå ùåëè âîçáóæäåíèÿ ìàãíîíîâ: �1 =
� 2 1H He a = (101,46 � 0,1) ÃÃö è �2 = 2 2H He a =
= (115,52 � 0,1) ÃÃö, ãäå Íå — îáìåííîå ïîëå, ñîîò-
âåòñòâóþùåå îáìåíó ìåæäó áëèæàéøèìè ñîñåäÿìè J1;
Íà1 è Íà2 — ïîëÿ ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè. Çíà÷åíèÿ
ùåëåé â íóëåâîì ïîëå ïîëó÷åíû ýêñïåðèìåíòàëüíûì
ïóòåì.
Ýòè ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû ñóùåñòâåííî
îòëè÷àþòñÿ îò äàííûõ [5], ãäå àâòîðû ñäåëàëè âûâîä î
ïðèíàäëåæíîñòè äàííîãî ñîåäèíåíèÿ ê îäíîîñíûì
àíòèôåððîìàãíåòèêàì.
Äëÿ îðèåíòàöèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ Í||l â
ìàãíèòíûõ ïîëÿõ Í � Hsf ýêñïåðèìåíòàëüíî ðåàëèçó-
þòñÿ äâå ðåçîíàíñíûå âåòâè ÀÔÌÐ (ñì. ðèñ. 3,a), êî-
òîðûå âîçáóæäàþòñÿ ïîëåì h ñ ïîëÿðèçàöèåé ïåðïåí-
äèêóëÿðíî H, ïðè ýòîì âûñîêî÷àñòîòíîå ïîëå h
îðèåíòèðîâàíî â ïëîñêîñòè ab âäîëü ìàãíèòíîé îñè x.
×àñòîòíî-ïîëåâûå çàâèñèìîñòè ýòèõ âåòâåé ñîîòâåò-
ñòâóþò òåîðåòè÷åñêîìó îïèñàíèþ âåòâåé ñïåêòðà
(ñïëîøíûå ëèíèè íà ðèñ. 3) äëÿ ðîìáè÷åñêîãî äâóõ-
îñíîãî äâóõïîäðåøåòî÷íîãî àíòèôåððîìàãíåòèêà [7]
( ),� �1 2
2/ �
� �
�
�
�
�
�C C H H C C C C /
1
2
2
2 2 2
1
2
2
2
1
2
2
2 22 8 2( ) ( ) ,
(1)
ãäå ùåëè â ñïåêòðå ñïèíîâûõ âîëí îáîçíà÷åíû êàê
Ñ Í Íå à1
2
12� , Ñ Í Íå à2
2
22� .
Âûðàæåíèÿ äëÿ ÷àñòîò ïîëó÷åíû â ïðåäïîëîæåíèè,
÷òî èñõîäíàÿ ìàãíèòíàÿ ñòðóêòóðà êîëëèíåàðíàÿ â îá-
ìåííîì ïðèáëèæåíèè, ò.å. îáìåííûå âçàèìîäåéñòâèÿ
ñóùåñòâåííî ïðåâûøàþò ðåëÿòèâèñòñêèå (2Íå �� Íà1,
Íà2). Äëÿ Mn2P2S6 îòíîøåíèå ýôôåêòèâíîãî ïîëÿ
àíèçîòðîïèè ê îáìåííîìó ïîðÿäêà 6�10
–4
[5].
Ïðè ìàãíèòíîì ôàçîâîì ïåðåõîäå òèïà ñïèí-ôëîï
â ïîëå Hsf = (36,5�0,1) êÝ ïðîèñõîäèò îïðîêèäûâàíèå
âåêòîðà àíòèôåððîìàãíåòèçìà l â ïëîñêîñòü xz. Êàê
âèäíî èç ÷àñòîòíî-ïîëåâîé äèàãðàììû, íà âûñîêèõ
÷àñòîòàõ â îáëàñòè Í = Hsf íàáëþäàåòñÿ ðåçîíàíñíîå
ïîãëîùåíèå, íàçûâàåìîå «îðèåíòàöèîííûì ðåçîíàí-
ñîì» [8]. Ïðè ñïèí-ïåðåîðèåíòàöèîííîì ôàçîâîì
ïåðåõîäå ïåðâîãî ðîäà ïîâîðîò âåêòîðà l îò îñè z ê ïðî-
ìåæóòî÷íîé îñè x äîëæåí ïðîèñõîäèòü ñêà÷êîì. Îäíà-
êî ïðè íåçíà÷èòåëüíîì îòêëîíåíèè Í îò l íàáëþäàå-
ìûé ïîâîðîò âåêòîðà l ïðîèñõîäèò ïëàâíî, ÷òî ñïî-
ñîáñòâóåò íàáëþäåíèþ «îðèåíòàöèîííîãî ðåçîíàíñà».
Äèàïàçîí íàáëþäåíèÿ òàêîãî ðåçîíàíñà ïðè Í || z è âå-
ëè÷èíå âûñîêî÷àñòîòíîé ùåëè 115,52 ÃÃö íàõîäèòñÿ â
èíòåðâàëå ÷àñòîò 141–91 ÃÃö. Îäíàêî ×ÏÇ (ðèñ. 3,à) â
ïîëÿõ Í � Hsf ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ îò òèïè÷íûõ
çàâèñèìîñòåé äëÿ äâóõîñíîãî äâóõïîäðåøåòî÷íîãî
ÀÔÌ — íàáëþäàþòñÿ âçàèìîäåéñòâèå âåòâåé èëè ñâÿ-
çàííûå êîëåáàíèÿ è, êàê ñëåäñòâèå ýòîãî âçàèìîäåé-
ñòâèÿ, «îðèåíòàöèîííûé ðåçîíàíñ», î êîòîðîì óïîìè-
íàëîñü âûøå. Ýêñïåðèìåíòàëüíî è òåîðåòè÷åñêè
ñâÿçàííûå êîëåáàíèÿ èçó÷åíû â ðàáîòàõ [9–11] ïðèìå-
íèòåëüíî ê ñëàáûì ôåððîìàãíåòèêàì è ÀÔÌ. Ñóòü ÿâ-
ëåíèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì.  ÀÔÌ ñâÿçàííûå
êîëåáàíèÿ âíóòðè ñïèíîâîé ñèñòåìû ìîãóò âîçíèêàòü
â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà èìåþòñÿ ïåðåñåêàþùèåñÿ âåòâè
ÀÔÌÐ, ñîîòâåòñòâóþùèå ñïèíîâûì ïðåöåññèÿì ðàç-
íîé ñèììåòðèè: îäíà èç âåòâåé ÀÔÌÐ âîçáóæäàåòñÿ
ïðè H�h, äðóãàÿ — ïðè Í||h. Êîëåáàíèÿ âåòâåé ïðîèñ-
õîäÿò íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà. Ñóùåñòâåííóþ ðîëü â
âîçíèêíîâåíèè ñâÿçè âåòâåé èãðàåò íàêëîí âíåøíåãî
ìàãíèòíîãî ïîëÿ îòíîñèòåëüíî ìàãíèòíûõ îñåé ÀÔÌ.
Ïðè îòêëîíåíèè ïîëÿ Í îò ëåãêîé îñè â ïëîñêîñòè
ñíèìàåòñÿ âûðîæäåíèå ðåçîíàíñíûõ òåðìîâ, ñèììåò-
ðèÿ êîëåáàíèé ñòàíîâèòñÿ îäèíàêîâîé è ïåðåñå÷åíèå
Àíòèôåððîìàãíèòíûé ðåçîíàíñ â Mn2P2S6
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 12 1199
10 20 30 40 50 60 700
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
Í, êÝ
à
10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
60
80
100
120
140
Í, êÝ
10 20 30 40 50 600
80
100
120
140
160
Í, êÝ
á
â
H || z || l
H || x l�
H || y l�
��
Ã
Ã
ö
��
Ã
Ã
ö
��
Ã
Ã
ö
Ðèñ. 3. ×àñòîòíî-ïîëåâûå çàâèñèìîñòè ÀÔÌÐ êðèñòàëëà
Mn2P2S6 äëÿ îðèåíòàöèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ Í
âäîëü ìàãíèòíûõ îñåé z (à), x (á), ó (â). Ò = 4,2 Ê.
âåòâåé èñ÷åçàåò, à çíà÷åíèÿ Íres îòâå÷àþò âîçáóæäå-
íèþ ñâÿçàííûõ âåòâåé ÀÔÌÐ.
Ïîëîæåíèå ïî ïîëþ ðåçîíàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ îò-
íîñèòåëüíî óãëà � ìåæäó ïîëåì H0 è ìàãíèòíûìè îñÿ-
ìè ðàçëè÷íî è â ýêñïåðèìåíòå õàðàêòåðèçóåòñÿ âåëè-
÷èíîé èíòåðâàëà ÷àñòîò ��, â êîòîðîì îòñóòñòâóåò
ðåçîíàíñíîå ïîãëîùåíèå ïðè îäíîì è òîì æå îòêëîíå-
íèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ H0.
Ôàêò âçàèìîäåéñòâèÿ ñïèíîâûõ âåòâåé â Mn2P2S6
ïîêàçàí íà ðèñ. 3,à è á. Îáñóäèì âîçìîæíûå ïðè÷èíû
ñâÿçàííûõ êîëåáàíèé, êîòîðûå â íàøåì ñëó÷àå íàáëþ-
äàþòñÿ äëÿ îðèåíòàöèé Í||z è Í||x. Ñîãëàñíî ðèñ. 3,á,
äëÿ íàïðàâëåíèÿ Í||x âåëè÷èíà «ðàñòàëêèâàíèÿ» âåò-
âåé ñïåêòðà �� = 2,9 ÃÃö. Îíà óäîâëåòâîðèòåëüíî êîð-
ðåëèðóåò ñ òåîðåòè÷åñêèìè è ýêñïåðèìåíòàëüíûìè
çíà÷åíèÿìè âåëè÷èíû ��, ïîëó÷åííûìè àâòîðàìè ðà-
áîòû [12], êîãäà óãîë � ìåæäó âíåøíèì ïîëåì H0 è
«ïðîìåæóòî÷íîé» ìàãíèòíîé îñüþ ñîñòàâëÿë 3°. Ëó÷-
øàÿ îðèåíòèðîâêà îáðàçöà íå óìåíüøèëà âåëè÷èíó
ðàñòàëêèâàíèÿ âåòâåé.
Àíîìàëüíàÿ âåëè÷èíà ðàñòàëêèâàíèÿ âåòâåé �� =
= 31 ÃÃö íàáëþäàåòñÿ äëÿ îðèåíòàöèè Í||z â ïîëÿõ
Í � Hsf (ðèñ. 3,à). Â ôàçå ñ îïðîêèíóòûìè ïîäðåøåòêà-
ìè ðåàëèçóþòñÿ äâå ðåçîíàíñíûå âåòâè, ìåæäó êîòî-
ðûìè íàáëþäàåòñÿ âçàèìîäåéñòâèå.  äîñòàòî÷íî
øèðîêîé îáëàñòè ìàãíèòíûõ ïîëåé ñóùåñòâóþò ñâÿ-
çàííûå êîëåáàíèÿ äâóõ òèïîâ âîçáóæäåíèÿ. Â ñïåêòðå
ÀÔÌÐ â èíòåðâàëå ÷àñòîò îò 58 äî 89 ÃÃö ïîÿâëÿåòñÿ
ùåëü, âåëè÷èíà êîòîðîé àíîìàëüíî âåëèêà äëÿ äâóõ-
îñíûõ ÀÔÌ.
 íàøèõ óñëîâèÿõ ýêñïåðèìåíòà äîñòèæåíèå íàè-
ìåíüøåé âåëè÷èíû ðàñòàëêèâàíèÿ �� äîñòèãàëè ñëå-
äóþùèì îáðàçîì: îáðàçåö óñòàíàâëèâàåòñÿ â ðåçîíà-
òîðå îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ âíåøíåãî ïîëÿ Í è
âåêòîðà àíòèôåððîìàãíåòèçìà l ñ òî÷íîñòüþ �1° è
êîíòðîëèðóåòñÿ ïî ðåçîíàíñíîìó ïîãëîùåíèþ. Äëÿ
òàêîé îðèåíòàöèè îáðàçöà ïðè ÷àñòîòå íàêà÷êè ìåíü-
øå ÷àñòîòû íèæíåé ùåëè àêóñòè÷åñêîé ðåçîíàíñíîé
âåòâè �1 = (101,46 � 0,1) ÃÃö â íóëåâîì ìàãíèòíîì
ïîëå íàáëþäàþòñÿ äâå ëèíèè ïîãëîùåíèÿ: âûõîäÿùàÿ
èç íèæíåé ùåëè ìîäà ÀÔÌÐ, ïðåòåðïåâàþùàÿ ñìÿã-
÷åíèå è çàíóëÿþùàÿñÿ â ïîëå îïðîêèäûâàíèÿ ìàãíèò-
íûõ ïîäðåøåòîê (Hsf), à òàêæå ñâÿçàííûé ñ âîçáóæäå-
íèåì ñïèí-ôëîï ìîäû ÀÔÌÐ â ïîëÿõ, ïðåâûøàþùèõ
ïîëå îïðîêèäûâàíèÿ ìàãíèòíûõ ïîäðåøåòîê. Îáíàðó-
æåííûå ëèíèè ïîãëîùåíèÿ èìåþò âûñîêîïîëåâîå è
íèçêîïëåâîå ïîëîæåíèÿ â ìàãíèòíîì ïîëå â ñïåêòðå
ÀÔÌÐ. Ïîýòîìó ìàêñèìàëüíîå ðàññòîÿíèå ïî ðåçîíàí-
ñíîìó ïîëþ ìåæäó ëèíèÿìè ïîãëîùåíèÿ íà äàííîé
÷àñòîòå è ÿâëÿåòñÿ êðèòåðèåì òî÷íîñòè óñòàíîâêè îá-
ðàçöà. Âåðîÿòíî, êðîìå íåòî÷íîñòè óñòàíîâêè îáðàçöà
è ñëàáîé åãî äâóõîñíîñòè, íà âåëè÷èíó ðàñòàëêèâàíèÿ
�� íàêëàäûâàåòñÿ äðóãîé òèï âçàèìîäåéñòâèÿ, êîòî-
ðûé óâåëè÷èâàåò ñâÿçü ðåçîíàíñíûõ âåòâåé, íàïðèìåð
âçàèìîäåéñòâèå Äçÿëîøèíñêîãî. Òàêîé òèï âçàèìîäåé-
ñòâèÿ äàåò çàìåòíûé âêëàä â ìàãíèòíóþ ýíåðãèþ ëèøü
ïðè äîñòàòî÷íî íèçêîé ñèììåòðèè, è åãî âåëè÷èíà çàâè-
ñèò îò âåëè÷èíû îáìåíà, à ñëåäîâàòåëüíî, îò âåëè÷èíû
TN (äëÿ Mn2P2S6 He = 1060 êÝ, TN = 78 Ê, ïðîñòðàí-
ñòâåííàÿ ñèììåòðèÿ Ñ2/m).
Íàáëþäàåìûå íàìè ýôôåêòû â ñïåêòðå ÀÔÌÐ êà-
÷åñòâåííî ìîæíî îáúÿñíèòü ñëåäóþùèì îáðàçîì.
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ãðóïïà C2/m, ê êîòîðîé ïðèíàäëå-
æèò Mn2P2S6, äîïóñêàåò íàëè÷èå âçàèìîäåéñòâèÿ
Äçÿëîøèíñêîãî.  ñëó÷àå ôåððîìàãíèòíîãî ìåæïëîñ-
êîñòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (÷òî âûïîëíÿåòñÿ äëÿ íàøå-
ãî ñîåäèíåíèÿ) â ìàãíèòíîé ýíåðãèè ýòîãî ìàãíåòèêà
ïðèñóòñòâóþò íåçàâèñèìûå èíâàðèàíòû âòîðîãî ïî-
ðÿäêà, ïðè÷åì òàêèå, ÷òî m � 0 ïðè ëþáîì íàïðàâëå-
íèè âåêòîðà l.
Ïîñëå îïðîêèäûâàíèÿ ìàãíèòíûõ ïîäðåøåòîê âî
âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëå, íàïðàâëåííîì ïî îñè ëåã-
êîãî íàìàãíè÷èâàíèÿ, íàëè÷èå ïåðå÷èñëåííûõ âûøå
èíâàðèàíòîâ ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî â ÀÔÌ ñ ìîíîêëèí-
íîé ñèììåòðèåé ìàãíèòíûé ìîìåíò, íàâåäåííûé ïî
«ëåãêîé» îñè, áóäåò âñåãäà îòêëîíåí îò ýòîé îñè. Ïî-
ýòîìó â ìîíîêëèííûõ ÀÔÌ ñ âçàèìîäåéñòâèåì Äçÿ-
ëîøèíñêîãî ñíèìàåòñÿ âûðîæäåíèå ðåçîíàíñíûõ âåò-
âåé â òî÷êå ïåðåñå÷åíèÿ, ñèììåòðèÿ êîëåáàíèé îáåèõ
ìîä ÀÔÌÐ ñòàíîâèòñÿ îäèíàêîâîé, ÷òî ïðèâîäèò ê
ðàñòàëêèâàíèþ ñïèí-ôëîï ìîäû ñ îáìåííîé âåòâüþ è
íàáëþäåíèþ «îðèåíòàöèîííîãî ðåçîíàíñà». Êðîìå
òîãî, àíîìàëüíîå ðàñòàëêèâàíèå âåòâåé ìîæåò áûòü
ñâÿçàíî ñ íåçíà÷èòåëüíîé ðàçíîñòüþ ùåëåé (ñëàáîé
äâóîñíîñòüþ Mn2P2S6). Îäíàêî â äàííûé ìîìåíò ìû
íå ìîæåì óêàçàòü èñòèííóþ ïðè÷èíó ýòîãî ýôôåêòà.
Êîãäà âíåøíåå ìàãíèòíîå ïîëå Í îðèåíòèðîâàíî
âäîëü ìàãíèòíûõ îñåé x è y, äîëæíû íàáëþäàòüñÿ êâàä-
ðàòè÷íûå ïî ïîëþ âåòâè ñïåêòðà ÀÔÌÐ (ðèñ. 3,á è â),
êîòîðûå îïèñûâàþòñÿ óïðîùåííûìè âûðàæåíèÿìè [7]:
(�/�)
2
= C1 + H
2
, Í || x , (2)
(�/�)
2
= C2 + H
2
, Í || y . (3)
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äëÿ îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî
ïîëÿ Í || x, èç-çà ñâÿçàííûõ êîëåáàíèé âåòâåé ÀÔÌÐ â
íåáîëüøîì ÷àñòîòíîì äèàïàçîíå �5 ÃÃö, çàâèñèìîñòü
(2) íå îïèñûâàåò ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè
(ñì. ðèñ. 3,á).
 ðàáîòå [5] îöåíåíà âåëè÷èíà ýôôåêòèâíîãî ïîëÿ
îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ Íå = 1060 êÝ. Èñïîëüçóÿ
ýòî çíà÷åíèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå âåëè÷èíû ùåëåé
�1,2/� = 2 1 2H He a , â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå, ìîæíî
îöåíèòü âåëè÷èíû ýôôåêòèâíûõ ïîëåé ìàãíèòíîé
àíèçîòðîïèè: Ha1 = 0,619 êÝ, Ha2 = 0,802 êÝ.
 ðåçóëüòàòå äåòàëüíûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëå-
äîâàíèé ïîñòðîåíà ÷àñòîòíî-ïîëåâàÿ äèàãðàììà ðåçî-
íàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ äëÿ òðåõ ãëàâíûõ ìàãíèòíûõ
1200 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 12
Ì.È. Êîáåö, Ê.Ã. Äåðãà÷åâ, Ñ.Ë. Ãíàò÷åíêî, Å.Í. Õàöüêî, Þ.Ì. Âûñî÷àíñêèé, Ì.È. Ãóðçàí
îñåé x, y, z ïðè Ò = 4,2 Ê (ðèñ. 4), è ïîëó÷åíû ìàãíèòíûå
ïàðàìåòðû, îïèñûâàþùèå ïðèâåäåííûå ÷àñòîòíî-ïîëå-
âûå çàâèñèìîñòè ñïåêòðà ÀÔÌÐ: �1 = (101,46 � 0,1) ÃÃö,
�2 = (115,52 � 0,1) ÃÃö, Hsf = 36,5 êÝ, Ha1 = 0,619 êÝ,
Ha2 = 0,802 êÝ, Íå = 1060 êÝ, �Íå= 0,148 êÝ, g = 2,00.
Âåëè÷èíû Íå è �Íå âçÿòû èç ðàáîòû [5].
Ñëåäóåò òàêæå îòìåòèòü, ÷òî îñîáåííîñòåé, ñâÿçàí-
íûõ ñ ãåêñàãîíàëüíîé ñèììåòðèåé ìàãíèòíûõ àòîìîâ
Mn
2+
â ñëîå, â ñïåêòðàõ ÀÔÌÐ êðèñòàëëà Mn2P2S6 íå
îáíàðóæåíî.
Èçâåñòíî [13–18], ÷òî ðåàëüíûå ñëîèñòûå êâàçè-
äâóìåðíûå ÀÔÌ, ê êîòîðûì îòíîñèòñÿ è èçó÷àåìîå
ñîåäèíåíèå Mn2P2S6, ïðè ïåðåõîäå èç ïàðàìàãíèòíî-
ãî â ìàãíèòîóïîðÿäî÷åííîå ñîñòîÿíèå è âûïîëíåíèè
óñëîâèÿ �Íå << Íà << Íå ðåäêî áûâàþò îäíîðîäíûìè
(îäíîäîìåííûìè). Ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ (íèæå TN)
âîçíèêàþò ñòàòè÷åñêèå ìåòàñòàáèëüíûå íàðóøåíèÿ
èäåàëüíîãî òðàíñëÿöèîííîãî ïîðÿäêà ìàãíèòíîé
ñòðóêòóðû — ìàãíèòíûå òðàíñëÿöèîííûå äåôåêòû
(íàèáîëåå ïðîñòûå — äîìåííûå ãðàíèöû) íà êîòîðûõ
ëîêàëèçóþòñÿ ðåçîíàíñíûå ìîäû. Ýòî ïðèâîäèò ê
ïîÿâëåíèþ äîïîëíèòåëüíûõ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ òèïà
ëîêàëüíûõ ìîä â ñïåêòðå ÀÔÌÐ ñ ÷àñòîòîé íèæå ÷àñ-
òîòû àêóñòè÷åñêîé ìîäû â îáëàñòè îòñóòñòâèÿ ìàã-
íîííûõ âîçáóæäåíèé. Ëîêàëüíûå ìîäû âîçíèêàþò â
íàïðàâëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì ñëîÿì, è ñâÿçàíû ñ
«íåïðàâèëüíîé» îðèåíòàöèåé âåêòîðà àíòèôåððîìàã-
íåòèçìà l â îäíîì èëè íåñêîëüêèõ ìàãíèòíûõ ñëîÿõ.
Ïîýòîìó ïðè îõëàæäåíèè ñëîèñòûõ ÀÔÌ ìîæåò
ðåàëèçîâàòüñÿ äîìåííàÿ ñòðóêòóðà ñ õàîòè÷åñêè ðàñ-
ïîëîæåííûìè ïàðàëëåëüíûìè ñëîÿì äîìåííûìè ãðà-
íèöàìè ìàëîé òîëùèíû. Òàêîå óñòîé÷èâîå ìåòàñòà-
áèëüíîå ñîñòîÿíèå íàçûâàþò îäíîìåðíûì ìàãíèòíûì
áåñïîðÿäêîì, êîòîðûé âîçíèêàåò â êðèñòàëëå â íàïðàâ-
ëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì ñëîÿì. Íàëè÷èå îäíîìåðíîãî
ìàãíèòíîãî áåñïîðÿäêà ñóùåñòâåííî ñêàçûâàåòñÿ íà ðå-
çîíàíñíûõ ñâîéñòâàõ òàêèõ àíòèôåððîìàãíåòèêîâ è
ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ, êàê áûëî ñêàçàíî âûøå, ëî-
êàëèçîâàííûõ ìîä. Èõ èíòåíñèâíîñòü, øèðèíà è ïîëî-
æåíèå ïî ïîëþ ñèëüíî çàâèñÿò îò êà÷åñòâà îáðàçöà è
óñëîâèé îõëàæäåíèÿ ñëîèñòûõ ÀÔÌ.
Êàê âèäíî íà ðèñ. 5,à, â ñîîòâåòñòâèè ñ äâóõïîäðå-
øåòî÷íîé ñòðóêòóðîé Mn2P2S6 ýêñïåðèìåíòàëüíî
íàáëþäàþòñÿ äâå ðåçîíàíñíûå âåòâè ÀÔÌÐ äëÿ îðè-
åíòàöèè âíåøíåãî ïîëÿ Í||l (l ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñ-
êîñòè ñëîÿ). Äîïîëíèòåëüíûõ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ íå
îáíàðóæåíî, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î õîðîøåì êà÷åñòâå
îáðàçöà. Ïåðåõîä èç ïàðàìàãíèòíîãî â ìàãíèòîóïîðÿ-
äî÷åííîå ñîñòîÿíèå îñóùåñòâëÿëñÿ ïðè ìåäëåííîì
îõëàæäåíèè äî òåìïåðàòóðû æèäêîãî ãåëèÿ. Â äàëü-
íåéøåì áûëî ïðîâåäåíî áîëåå áûñòðîå îõëàæäåíèå
êðèñòàëëà. Êðîìå ìÿãêîé ìîäû ñïåêòðà ÀÔÌÐ ïðè
Ò = 4,2 Ê íà ÷àñòîòàõ íàêà÷êè 54,3; 57,6 è 61,4 ÃÃö â
ìàãíèòíûõ ïîëÿõ, ìåíüøèõ ðåçîíàíñíîãî ïîëÿ àêóñ-
òè÷åñêîé ìîäû, íàáëþäàëàñü äîïîëíèòåëüíàÿ ëèíèÿ
(ðèñ. 5,á), ïîÿâëåíèå êîòîðîé ìû ñâÿçûâàåì ñ îáñóæ-
äàâøèìèñÿ âûøå ëîêàëüíûìè ìîäàìè. Îáíàðóæåííàÿ
Àíòèôåððîìàãíèòíûé ðåçîíàíñ â Mn2P2S6
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 12 1201
10 20 30 40 50 60 700
30
60
90
120
150
180
210
Í, êÝ
H||z
||l
��
Ã
Ã
ö
H
||z||l
H||z||h
H||y||h
H||x||h
H||y
l�
H||x
l�
H
||z
b�
(1
)
Ðèñ. 4. ×àñòîòíî-ïîëåâàÿ äèàãðàììà ÀÔÌÐ êðèñòàëëà
Mn2P2S6 äëÿ îðèåíòàöèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ Í
âäîëü ìàãíèòíûõ îñåé x, y, z. Ò = 4,2 Ê. Áåëûå êâàäðàòèêè
— ïîëîæåíèå ëîêàëüíîé ìîäû â ðåçîíàíñíîì ñïåêòðå.
302010
62 50, ÃÃö
55 70, ÃÃö
57 70, ÃÃö
0 8070605040
6 401, ÃÃö
57 60, ÃÃö
54 70, ÃÃö
Í, êÝ
È
í
òå
í
ñè
â
í
î
ñò
ü
,
î
òí
.
åä
.
È
í
òå
í
ñè
â
í
î
ñò
ü
,
î
òí
.
åä
.
a
á
Ðèñ. 5. Âèä ñïåêòðà ÀÔÌÐ äëÿ îðèåíòàöèè âíåøíåãî ìàã-
íèòíîãî ïîëÿ Í||z ïðè ìåäëåííîì (3 ÷) (à) è áûñòðîì
20 ìèí (á) îõëàæäåíèè êðèñòàëëà äî 4,2 Ê (TN = 78 Ê).
Ñòðåëêàìè ïîêàçàíû ëîêàëüíûå ìîäû.
ëèíèÿ èìååò áîëüøóþ øèðèíó ïî ñðàâíåíèþ ñ ÀÔÌÐ,
è åå ýôôåêòèâíîå âîçáóæäåíèå âîçìîæíî ïðè ïîëÿðè-
çàöèè ÑÂ× ïîëÿ H||l||h. Ïðè îòîãðåâå îáðàçöà äî òåì-
ïåðàòóð âûøå òî÷êè óïîðÿäî÷åíèÿ, à ïîòîì ìåäëåí-
íîì îõëàæäåíèè, äîïîëíèòåëüíàÿ ëèíèÿ èñ÷åçàëà.
Òàêèì îáðàçîì, âïåðâûå ïîêàçàíî, ÷òî ïîÿâëåíèå
äîïîëíèòåëüíûõ ïèêîâ ïîãëîùåíèÿ ñâÿçàíî ñî ñêî-
ðîñòüþ îõëàæäåíèÿ îáðàçöà, ò.å. êîëè÷åñòâîì ñòðóê-
òóðíûõ äåôåêòîâ. Ê ñîæàëåíèþ, íå óäàëîñü ñíÿòü ïîä-
ðîáíî ÷àñòîòíî-ïîëåâóþ çàâèñèìîñòü ýòîé ëèíèè,
ïîýòîìó ãðóáàÿ îöåíêà äàåò âåëè÷èíó ÷àñòîòû âîç-
áóæäåíèÿ â íóëåâîì ïîëå �lm ~ 90 ÃÃö.
Òàêèì îáðàçîì, íàëè÷èå â êðèñòàëëå ìàãíèòíûõ
òðàíñëÿöèîííûõ äåôåêòîâ ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâå-
íèþ îäíîìåðíîãî ìàãíèòíîãî áåñïîðÿäêà è, êàê ñëåä-
ñòâèå, øèðîêîé ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ, ðàñïîëîæåííîé
ïî ÷àñòîòå íèæå îäíîðîäíîãî ðåçîíàíñà.
Âûâîäû
Ïðîâåäåííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçîíàíñíûå èñ-
ñëåäîâàíèÿ ñîåäèíåíèÿ Mn2P2S6 ïîçâîëèëè ïîñòðî-
èòü ÷àñòîòíî-ïîëåâóþ äèàãðàììó ñïåêòðà ÀÔÌÐ äëÿ
òðåõ ãëàâíûõ ìàãíèòíûõ íàïðàâëåíèé ïðè òåìïåðàòó-
ðå 4,2 Ê.
Àíàëèç äàííûõ ïîçâîëÿåò ñäåëàòü ñëåäóþùèå âû-
âîäû:
1. Íàëè÷èå äâóõ ùåëåé â ñïåêòðå ïîêàçûâàåò,
÷òî Mn2P2S6 ÿâëÿåòñÿ äâóõîñíûì àíòèôåððîìàãíåòè-
êîì. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ ùåëåé ïðè Í = 0
â ñïåêòðå ñïèíîâûõ âîëí ñîñòàâëÿþò (101,46 � 0,1) è
(115,52 � 0,1) ÃÃö. Îïðåäåëåíû âåëè÷èíû ýôôåêòèâ-
íûõ ïîëåé ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè Ha1 = 0,619 êÝ,
Ha2 = 0,802 êÝ.
2. Îáíàðóæåí àíîìàëüíî áîëüøîé ýôôåêò ðàñòàë-
êèâàíèÿ àêóñòè÷åñêèõ ìîä äëÿ îðèåíòàöèè Í || z è ïî-
ÿâëåíèå ñâÿçàííûõ êîëåáàíèé, â òî âðåìÿ êàê äëÿ îðè-
åíòàöèè Í || x ðàñòàëêèâàíèå íåçíà÷èòåëüíî, à âäîëü
Í || ó îòñóòñòâóåò.
3. Ïðè áûñòðîì îõëàæäåíèè ñëîèñòîãî êðèñòàëëà,
ïåðâîíà÷àëüíî íàõîäÿùåãîñÿ â ïàðàìàãíèòíîì ñîñ-
òîÿíèè, ðåàëèçóåòñÿ óñòîé÷èâîå ñîñòîÿíèå ñ îäíî-
ìåðíûì ìàãíèòíûì áåñïîðÿäêîì â íàïðàâëåíèè,
ïåðïåíäèêóëÿðíîì ñëîÿì, è ñâÿçàííîãî ñ íèì äîïîë-
íèòåëüíîãî ïîãëîùåíèÿ — ëîêàëüíîé ìîäû. Òàêèì
îáðàçîì, âïåðâûå ïîêàçàíî, ÷òî ïîÿâëåíèå äîïîëíè-
òåëüíûõ ïèêîâ ïîãëîùåíèÿ çàâèñèò îò ñêîðîñòè
îõëàæäåíèÿ îáðàçöà, ÷òî êîíòðîëèðóåò êîëè÷åñòâî
ñòðóêòóðíûõ äåôåêòîâ. Ýòî ÿâëÿåòñÿ äîêàçàòåëüñòâîì
ñâÿçè íàáëþäàåìûõ ïèêîâ ñ âíóòðåííèìè ìîäàìè äî-
ìåííûõ ãðàíèö.
Ðàáîòà ÷àñòè÷íî ïîääåðæàíà Óêðàèíñêî-ðîññèé-
ñêèì ãðàíòîì (äîãîâîðû ¹ 8-2008 è 8-2009).
1. X. Wang, Q. Peng, and Li. Yadong, Inorg. Chem. 44(19),
6641 (2005).
2. R. Brec, Solid State Ionics 22, 3 (1986).
3. V. Grasso and L. Silipigni, Riv. Nuovo Cimento 25, 1
(2002).
4. G. Ouvrard, R. Brec, and J Rouxel, Res. Bull. 20, 1181
(1985).
5. K. Okuda, K. Kurosawa, S. Saito, M. Honda, Y. Zhihong,
and M. Date, J. Phys. Soc. Jpn. 55, 4456 (1986).
6. K. Kurosawa, S. Saito, and Y. Yamaguchi, J. Phys. Soc.
Jpn. 52, 3919 (1983).
7. I. Nagamija, K. Yosida, and K. Kubo, Adv. Phys. 4, No.
13, 43 (1955).
8. Â.À. Ïîïîâ, Â.È. Ñêèäàíåíêî, ñá. Ôèçèêà êîíäåíñèðî-
âàííîãî ñîñòîÿíèÿ, âûï. 7, ÔÒÈÍÒ ÀÍ ÓÑÑÐ, Õàðü-
êîâ (1970).
9. Ë.Â. Âåëèêîâ, Ñ.Â. Ìèðîíîâ, Å.Ã. Ðóäàøåâñêèé,
ÆÝÒÔ 57, 781 (1969).
10. Â.À. Ïîïîâ, Â.È. Ñêèäàíåíêî, ÔÒÒ 14, 507 (1972).
11. À.Ñ. Áîðîâèê-Ðîìàíîâ, Ë.À. Ïðîçîðîâà, Ïèñüìà â
ÆÝÒÔ 4, 57 (1966).
12. Í.Ê. Äàíüøèí, À.Ñ. Çåëüöåð, Â.À. Ïîïîâ, ÔÍÒ 10,
1174 (1984) [Sov. J. Low Temp. Phys. 10, 613 (1984)].
13. À.Í. Ãîí÷àðóê, À.À. Ñòåïàíîâ, Ä.À. ßáëîíñêèé, ÔÒÒ
31, 132 (1989).
14. À.À. Ñòåïàíîâ, Ä.À. ßáëîíñêèé, ÔÍÒ 15, 215 (1989)
[Sov. J. Low Temp. Phys. 15, 122 (1989)].
15. Ê.Ã. Äåðãà÷åâ, Ì.È. Êîáåö, Å.Í. Õàöüêî, ÔÍÒ 31, 530
(2005) [Low Temp. Phys. 31, 402 (2005)].
16. Ì.Â. Ãâîçäèêîâà, À.Ñ. Êîâàëåâ, Þ.Ñ. Êèâøàðü, ÔÍÒ
24, 635 (1998) [Low Temp. Phys. 24, 479 (1998)].
17. Ì.Â. Ãâîçäèêîâà, À.Ñ. Êîâàëåâ, ÔÍÒ 24, 1077 (1998)
[Low Temp. Phys. 24, 808 (1998)].
18. Ì.Â. Ãâîçäèêîâà, À.Ñ. Êîâàëåâ, ÔÍÒ 25, 1295 (1999)
[Low Temp. Phys. 25, 972 (1999)].
Antiferromagnetic resonance in Mn2P2S6
M.I. Kobets, K.G. Dergachev, S.L. Gnatchenko,
E.N. Khatsko, Ju.M. Vysochanskii, and M.I. Gurzan
The AFMR spectra along the principal axes x, y, z
of Mn2P2S6 were studied in detail in wide frequency
(8–142 GHz) and magnetic field (up to 75 kOe)
ranges at T = 4.2 K. It is shown that the compound
belongs to biaxial magnets. At H = 0 there are two
gaps in the spin wave spectrum, (101.46 � 0.1)
and (115.52 � 0.1) GHz. The values of magnetic
anysotropy effective fields Ha1 = 0.619 kOe, Ha2 =
= 0.803 kOe were obtained using the AFMR data.
An anomalous interaction of AFMR branches in
Mn2P2S6 and the appearance of coupled spin–spin
oscilation of the same symmetry were detected. An
additional absorption in the AFMR spectrum was
observed, namely, a local mode connected with the
violation of translational order in the low-dimen-
1202 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 12
Ì.È. Êîáåö, Ê.Ã. Äåðãà÷åâ, Ñ.Ë. Ãíàò÷åíêî, Å.Í. Õàöüêî, Þ.Ì. Âûñî÷àíñêèé, Ì.È. Ãóðçàí
sional magnet. It is first shown that the appearance
of additional adsorption peaks depends on sample
cooling rate. It is proved that the observed peaks
are associated with internal modes of domain
boundaries.
PACS: 76.50.+g Ferromagnetic, antiferromagnetic,
and ferrimagnetic resonances; spin-wave
resonance;
75.50.Ee Antiferromagnetics.
Keywords: low-dimensional magnets, antiferromag-
netic resonance, local modes, translational order.
Àíòèôåððîìàãíèòíûé ðåçîíàíñ â Mn2P2S6
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 12 1203
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-117828 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:22:49Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кобец, М.И. Дергачев, К.Г. Гнатченко, С.Л. Хацько, Е.Н. Высочанский, Ю.М. Гурзан, М.И. 2017-05-26T19:13:26Z 2017-05-26T19:13:26Z 2009 Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆ / М.И. Кобец, К.Г. Дергачев, С.Л. Гнатченко, Е.Н. Хацько, Ю.М. Высочанский, М.И. Гурзан // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 12. — С. 1197-1203. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 76.50.+g, 75.50.Ee https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117828 В широком диапазоне частот (8-142 ГГц) и магнитных полей (75 кЭ) при Т = 4,2 К проведено детальное исследование спектра АФМР вдоль главных магнитных осей x, y, z соединения Mn₂P₂S₆. Показано, что данное соединение относится к двухосным магнетикам. При Н = 0 имеются две щели в спектре спиновых волн: (101,46 ± 0,1) и (115,52 ± 0,1) ГГц. По данным АФМР определены величины эффективных полей магнитной анизотропии: Hα1 = 0,619 кЭ, Hα2 = 0,803 кЭ. Обнаружено аномальное взаимодействие ветвей АФМР в Mn₂P₂S₆ и возникновение связанных спин-спиновых колебаний одной симметрии; дополнительное поглощение в спектре АФМР - локальная мода, связанная с нарушением трансляционного порядка в низкоразмерном магнетике. Впервые показано, что появление дополнительных пиков поглощения зависит от скорости охлаждения образца. Доказана связь наблюдаемых пиков с внутренними модами доменных границ. У широкому диапазоні частот (8–142 ГГц) та магнітних полів (75 кЕ) при Т = 4,2 К проведено детальне дослідження спектру АФМР вздовж головних магнітних вісей x, y, z сполуки Mn₂P₂S₆. Показано, що дана сполука відноситься до двухвісних магнетиків. При Н = 0 є дві щілини в спектрі спінових коливань: (101,46 0,1) та (115,52 0,1) ГГц. За даними АФМР визначено величини ефективних полів магнітної анізотропії: Hα1 = 0,619 кЕ, Hα2 = 0,803 кЕ. Виявлено аномальну взаємодію гілок АФМР в Mn₂P₂S₆ і появу зв’язаних спін-спінових коливань одної симетрії; додаткове поглинання в спектрі АФМР — локальна мода, яка пов’язана з порушенням трансляційного порядку у низьковимірному магнетику. Вперше показано, що поява додаткових піків поглинання залежить від швидкості охолодження зразка. Доведено зв’язок піків, що спостерігаються, з внутрішніми модами доменних границь. The AFMR spectra along the principal axes x, y, z of Mn₂P₂S₆ were studied in detail in wide frequency (8–142 GHz) and magnetic field (up to 75 kOe) ranges at T = 4.2 K. It is shown that the compound belongs to biaxial magnets. At H = 0 there are two gaps in the spin wave spectrum, (101.46 0.1) and (115.52 0.1) GHz. The values of magnetic anysotropy effective fields Нα=1 = 0.619 kOe, Hα2 = = 0.803 kOe were obtained using the AFMR data. An anomalous interaction of AFMR branches in Mn₂P₂S₆ and the appearance of coupled spin–spin oscilation of the same symmetry were detected. An additional absorption in the AFMR spectrum was observed, namely, a local mode connected with the violation of translational order in the low-dimensional magnet. It is first shown that the appearance of additional adsorption peaks depends on sample cooling rate. It is proved that the observed peaks are associated with internal modes of domain boundaries. Работа частично поддержана Украинско-российским грантом (договоры № 8-2008 и 8-2009). ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Низкотемпеpатуpный магнетизм Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆ Antiferromagnetic resonance in Mn₂P₂S₆ Article published earlier |
| spellingShingle | Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆ Кобец, М.И. Дергачев, К.Г. Гнатченко, С.Л. Хацько, Е.Н. Высочанский, Ю.М. Гурзан, М.И. Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| title | Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆ |
| title_alt | Antiferromagnetic resonance in Mn₂P₂S₆ |
| title_full | Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆ |
| title_fullStr | Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆ |
| title_full_unstemmed | Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆ |
| title_short | Антиферромагнитный резонанс в Mn₂P₂S₆ |
| title_sort | антиферромагнитный резонанс в mn₂p₂s₆ |
| topic | Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| topic_facet | Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117828 |
| work_keys_str_mv | AT kobecmi antiferromagnitnyirezonansvmn2p2s6 AT dergačevkg antiferromagnitnyirezonansvmn2p2s6 AT gnatčenkosl antiferromagnitnyirezonansvmn2p2s6 AT hacʹkoen antiferromagnitnyirezonansvmn2p2s6 AT vysočanskiiûm antiferromagnitnyirezonansvmn2p2s6 AT gurzanmi antiferromagnitnyirezonansvmn2p2s6 AT kobecmi antiferromagneticresonanceinmn2p2s6 AT dergačevkg antiferromagneticresonanceinmn2p2s6 AT gnatčenkosl antiferromagneticresonanceinmn2p2s6 AT hacʹkoen antiferromagneticresonanceinmn2p2s6 AT vysočanskiiûm antiferromagneticresonanceinmn2p2s6 AT gurzanmi antiferromagneticresonanceinmn2p2s6 |