Теоретический семинар по ФКС

Когда 2019-01-10 11:00:00 Место 85 корпус Тема

Исследования магнитной структуры в замещенных мультиферроиках-ферроборатах Nd(Tb)Fe3(BO4)3. Нейтронная дифракция на монокристаллах.

Докладчик И.В. Голосовский Подробнее

Аннотация:

Электрическая поляризация в мультиферроиках-ферроборатах обусловлена искажением электронной оболочки редкоземельного иона при появлении магнитного порядка, который в редкоземельной подрешетке индуцируется обменным полем от подрешетки железа.

Магнитный порядок в замещенных ферроборатах Nd(Tb)Fe3(BO4)3характеризуется комбинацией кристаллической анизотропии и одноионной анизотропии редкоземельного иона. В крайних составах NdFe3(BO3)4 и TbFe3(BO3)4 реализуется магнитная структура с моментами, которые лежат в плоскостях, перпендикулярных гексагональной оси или с моментами вдоль этой оси, соответственно. Такое различие обусловлено разной одноионной анизотропией и предполагает сложную магнитную структуру в смешанных составах, при замещении Nd на Tb, что является предметом нашего доклада.

Нейтронной дифракцией на монокристаллах определен магнитный порядок в двух смешанных составах Nd0.9Tb0.1Fe3(BO3)4 и Nd0.8Tb0.2Fe3(BO3)4, его температурная и полевая эволюция. При симметрийном анализе возможных магнитных структур рассматривались не только модели структур, но и соответствующие им комбинации-инварианты в разложении свободной энергии, прежде всего те, которые обусловлены слабыми антисимметричными взаимодействиями Дзялошинского-Мория.

Из-за большого числа сильно коррелируемых параметров прямое уточнение магнитной структуры  из нейтронографических данных не дает однозначного ответа. Поэтому искалось самосогласованное решение, которое включает жесткие соотношения между направлением и величинами магнитных моментов в редкоземельной системе и спинов Fe, обусловленные индуцированным характером магнитного порядка. Параметрами задачи являлись величины обменного расщепления уровней Nd3+, известные из антиферромагнитного резонанса и оптической спектроскопии для NdFe3(BO3)4.

Магнитный порядок в Nd(Tb)Fe3(BO3)4 в основном состоянии оказался сложной неколлинеарной структурой, которую можно рассматривать как искаженную легкоосную структуру. При более высоких температурах искажения исчезают и структура трансформируется в более простую, коллинеарную структуру.

Выполнена оценка величины слабых взаимодействий в разложении свободной энергии.

фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт