CC BY
9КВАНТОВАЯ МАКРОФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД
3D магнитные фазовые диаграммы антиферромагнитного металла ErBi2 с динамическими зарядовыми страйпами
Красиков К.М.
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Е-mail: krasikokirill@,yandex. ru
Магнетики с фрустрированным основным магнитным состоянием привлекают существенное внимание в силу набора аномальных свойств, потенциально применимых на практике. Антиферромагнетик ErBi2 представляет особый интерес, так как, обладая сравнительно простой ГЦК решеткой, демонстрирует сложную несоразмерную магнитную структуру при T<TN = 6.7 К [1]. Недавно в реперном немагнитном додекабориде LuB12 были обнаружены динамические зарядовые страйпы [2], возникающие вдоль направления [110] в результате динамического кооперативного эффекта Яна-Теллера на кластерах B12. Подобные осцилляции электронной плотности являются следствием неустойчивости борной подрешетки и должны присутствовать и в ErB12. В связи с этим, отдельный интерес представляет изучение трехмерных магнитных фазовых диаграмм ErB12, так как магнитное упорядочение реализуется за счет непрямого РККИ обмена через электроны проводимости, которые, в свою очередь, оказываются вовлечены в динамические зарядовые страйпы.
В работе были проведены измерения угловых и полевых зависимостей магнетосопротивления трёх монокристаллов ErB12 с различными ориентациями измерительного тока - J||[100], J||[110] и J||[111] при температуре T = 2 К и напряженности магнитного поля H до 80 кЭ. Измерения проводились на автоматизированной оригинальной установке для гальваномагнитных исследований в ОНТиКТ ИОФ РАН. Использовался стандартный четырехконтактный метод измерения сопротивления на постоянном токе с коммутацией тока через образец. Образец на держателе с датчиками температуры и магнитного поля в двустенной ампуле помещался в гелиевый криостат. Магнитное поле напряженностью до 80 кЭ создавалось
8-10 декабря 2020 г.
сверхпроводящим соленоидом. Вращение образца с пошаговой фиксацией его положения во внешнем магнитном поле проводилось
вокруг токовой оси с шагом Дф =1.8°.
Рис. 1. Кристаллическая решетка РЗ додекаборидов (а); совмещенные кластеры В24 (Ь); двухъямный потенциал и направление динамических зарядовых страйпов (с); магнетосопротивление Др/р=ДН,ф) ЕгВ12 для различных направлений магнитного поля Н в плоскости (0) при Т = 2 К и восстановленная Н-ф фазовая диаграмма (линиями выделены фазовые границы) (ф.
Полученные при Т = 2 К угловые и полевые зависимости магнетосопротивления для ориентации ^|[110] представлены в полярных координатах на рис. Ы. По расположению характерных особенностей была восстановлена фазовая диаграмма (римскими цифрами обозначены различные магнитоупорядоченные фазы).
Аналогичным образом были получены фазовые Н-ф диаграммы в плоскостях (001) и (111) при вращении образца вокруг соответствующих токовых осей. Сопоставляя между собой фазы и фазовые переходы, найденные для различных плоскостей (см. рис. 2а), можно перейти к анализу трехмерной фазовой диаграммы ЕгВ12. Полученные в работе фазовые границы позволяют выделить 3 сектора в пространстве Н-ф-9 (на рис. 2Ь их сечения сферой Н~50 кЭ представлены красным, желтым и голубым цветом, соответственно), привязанных к основным кристаллографическим направлениям. Как видно из рис. 2Ь, указанные сектора, в целом, определяют вид объемной 3Б фазовой диаграммы. Отметим также, что в малых полях вблизи Н || [001] дополнительно наблюдается фаза I, а в интервале 55-65 кЭ в широком диапазоне углов между [-1-11] и [111] регистрируется фаза VI (см. рис. Ы).
ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ
МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
КВАНТОВАЯ МАКРОФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД
I ■ ■ Ч
И[110]
Н~50кЭ Т=2К
Рис.2. Совмещенные фазовые Н-ф диаграммы в плоскостях (001), (110) и (111), цветом показана амплитуда магнетосопротивления (а); срез фазовой диаграммы сферой с Н~50 кЭ. Цветом выделены основные сектора трехмерной фазовой диаграммы ЕгБ12 (Ь).
Полученные результаты резистивных измерений и выполненный анализ позволяют восстановить трехмерную магнитную фазовую диаграмму антиферромагнитного металла ЕгБ^.
Показано, что основные сектора фазовой диаграммы (см. рис. 2Ь) формируются вдоль направлений перпендикулярных (Н || [001]) и параллельных (Н || [110]) динамическим зарядовым страйпам, а также вдоль направления [112]. Предложен механизм, ответственный за столь сильную анизотропию рассеяния носителей заряда.
Автор выражает благодарность научному руководителю Случанко Н.Е. за выбор темы исследований и помощь в подготовке работы, Шицеваловой Н.Ю. и Филиппову В.Б. за предоставление высококачественных образцов для измерений, а также всему отделу НТиКТ за повседневную помощь.
1. К. 81ешеп8шеуег ег. а1. I. СЬеш. 2006, 179, 2748.
2. КБ. Бо1ойпа ег а1. I. РЬув.: Сопаеш. Майег. 2018, 30, 265402.
