СПИНОВАЯ ДИНАМИКА ФЕРРО-АНТИФЕРРОМАГНЕТИКА НА КВАДРАТНОЙ РЕШЕТКЕ BaCdVO(PO4)2 Текст научной статьи по специальности «Физика»

СПИНОВАЯ ДИНАМИКА ФЕРРО-АНТИФЕРРОМАГНЕТИКА НА КВАДРАТНОЙ РЕШЕТКЕ BaCdVO(PO4)2

Солдатов Т. А., Смирнов А. И.

Институт физических проблем им. П. Л. Капицы РАН, г. Москва, 119334,

Россия, tim-sold@yandex.ru

В кристаллах BaCdVO(PO4)2 со слоистой магнитной структурой на квадратной решетке реализуется особый тип фрустрации ферро- и антиферромагнитных обменных связей на сторонах и диагоналях квадратов. Теоретический анализ показывает, что в этих условиях в полях, близких к насыщению, может реализоваться фаза спинового нематика, в которой средний магнитный момент на узле решетки равен нулю, однако существуют корреляции, нарушающие инвариантность по отношению к поворотам в спиновом пространстве и не нарушающие инвариантность относительно обращения времени [13].

Температура Нееля BaCdVO(PO4)2 равна 1.05 К, а спины в слабом поле упорядочены коллинеарно [4]. Предшествующие эксперименты показывают, что при низких температурах антиферромагнитное упорядочение спинов исчезает в поле Hc1 = 4 T, однако насыщение магнитного момента происходит в поле Hsat = 6.5 T. Причем в поле Hc1 момент достигает 98 % от полного насыщения. В диапазоне полей от Hc1 до Hsat предполагается формирование спин-нематического состояния [4].

В нашей работе мы изучили спектры магнитного резонанса в BaCdVO(PO4)2 в диапазоне частот 0.5 - 100 ГГц при температурах от 0.45 К до 2 К, включая область полей от Hc1 до Hsat. Спектр антиферромагнитного резонанса содержит две резонансные моды с щелями А1 = 12.8 ГГц и Д2 = 17.3 ГГц и полностью соответствует спектру коллинеарного антиферромагнетика с двухосной анизотропией. Примечательным в нашем исследовании [5] является обнаружение в специальном эксперименте на низкой частоте 2 ГГц и с продольной поляризацией микроволнового поля спин-флип моды, которая демонстрирует полное смягчение в поле Hc1 = 4 T, а не в поле насыщения Hsat = 6.5 T. Этот результат показывает, что магнитное упорядочение, в том числе и нематического типа, в интервале полей между Hc1 и Hsat отсутствует, а неполное насыщение связано, по-видимому, с небольшим количеством дефектов. Недавние эксперименты по ЯМР [6] подтверждают отсутствие нематиче-ской фазы в сильных полях, полагая, что слабая остаточная полевая зависимость намагниченности выше поля Hc1 = 4 T скорее всего связана с наличием слабого взаимодействия Дзялошинского-Мория.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 22-12-00259.

Литература

[1] A. F. Andreev, I. A. Grishchuk, Sov. Phys. JETP 60, 267 (1984).

[2] M. E. Zhitomirsky, H. Tsunetsugu, Europhys. Lett. 92, 37001 (2010).

[3] Sh. Jiang et al, Phys. Rev. Lett. 130, 116701 (2023).

[4] K. Yu. Povarov et al, Phys. Rev. B 99, 024413 (2019).

[5] T. A. Soldatov, A. I. Smirnov, Phys. Rev. B 107, 174423 (2023).

[6] K. M. Ranjith et al, arXiv:2401.05269 (2024).