Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2017, выпуск 12 » Статья стр. 2317
<<<>>>
Формирование в системе (Sm1-yGdy)0.55Sr0.45MnO3 манганитов фазы бесщелевой Z2-спиновой жидкости в нулевом магнитном поле: топологические фазовые переходы в состояния с низкой и высокой плотностью 2D-вихревых пар, индуцированных магнитным полем
DOI: 10.21883/FTT.2017.12.45226.251
Буханько Ф.Н.1, Буханько А.Ф.1
1Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины, Киев, Украина
Email: afbuhanko@mail.ru
Поступила в редакцию: 20 июня 2016 г.
Выставление онлайн: 19 ноября 2017 г.
PDF версия
Исследована эволюция основного состояния ансамбля спинов марганца в системе (Sm1-yGdy)0.55Sr0.45MnO3 при изовалентном замещении редкоземельных ионов самария с большим радиусом на ионы гадолиния со значительно меньшим радиусом. При анализе результатов измерения температурных зависимостей ac магнитной восприимчивости и полевых зависимостей dc намагниченности использовалась модель Гейзенберга-Китаева, описывающая переход от упорядоченного состояния спинов с классическим изотропным АФМ-обменом к фрустрированному состоянию спинов с квантовым сильно анизотропным ФМ-обменом. Установлен непрерывный переход от 3D-ферромагнитного состояния спинов марганца в исходном образце с y=0 к зигзагообразному АФМ-упорядочения спинов CE-типа в ab плоскостях для y=0.5, сосуществующего в образцах с y=0.5, 0.6 и 0.7 при температурах ниже TN=~48.5 K с неупорядоченной фазой типа квантовой фазы Гриффитса. При дальнейшем росте концентрации гадолиния происходит плавление зигзагообразной АФМ-структуры CE-типа, что приводит к появлению в Gd0.55Sr0.45MnO3 в области температур близкой к абсолютному нулю необычной фазы с характерными признаками бесщелевой Z2-квантовой спиновой жидкости в нулевом внешнeм магнитном поле Скачкообразные изменения изотерм намагничивания, измеренных при 4.2 K в интервале полей ±75 kOe, объяснены квантовыми фазовыми переходами Z2-спиновой жидкости в фазу с топологическим порядком в слабых магнитных полях и поляризованную фазу в сильных полях. Существенная разница критических полей и величины скачков намагниченности в изотермах свидетельствует о существовании гистерезисных явлений в процессах намагничивания-размагничивания квантовой спиновой жидкости, вызванных различием процессов локализации-делокализации 2D-вихревых пар, индуцированных магнитным полем в квантовой спиновой жидкости с беспорядком. DOI: 10.21883/FTT.2017.12.45226.251
  1. L. Balents. Nature 464, 199 (2010)
  2. A. Kitaev. Ann. Phys. 321, 2 (2006)
  3. G. Baskaran, S. Mandal, R. Shankar. Phys. Rev. Lett. 98, 247201 (2007)
  4. H.-D. Chen, Z. Nussinov. J. Phys. A 41, 075001 (2008)
  5. J. Chaloupka, G. Jackeli, G. Khaliullin. Phys. Rev. Lett. 105, 027204 (2010)
  6. J. Reuther, R. Thomale, S. Trebst. Phys. Rev. B 84, 100406 (R) (2011)
  7. D.I. Khomskii, M.V. Mostovoy. J. Phys. A 36, 9197 (2003)
  8. A. van Rynbach, S. Todo, S. Trebst. Phys. Rev. Lett. 105, 146402 (2010)
  9. R. Schaffer, S. Bhattacharjee, Y.B. Kim. Phys. Rev. B 86, 224417 (2012)
  10. S. Eggert, I. Affleck. Phys. Rev. B 46, 10866 (1992)
  11. J. Sirker, N. Laflorencie, S. Fujimoto, S. Eggert, I. Affleck. Phys. Rev. Lett. 98, 137205 (2007)
  12. R.N. Bhatt, P.A. Lee. Phys. Rev. Lett. 48, 344 (1982)
  13. D.S. Fisher. Phys. Rev. B 50, 3799 (1994)
  14. S. Sachdev, C. Buragohain, M. Vojta. Science 286, 2479 (1999)
  15. A.J. Willans, J.T. Chalker, R. Moessner. Phys. Rev. Lett. 104, 237203 (2010)
  16. A.J. Willans, J.T. Chalker, R. Moessner. Phys. Rev. 84, 115146 (2011)
  17. T. Vojta, J. Schmalian. Phys. Rev. B 72, 045438 (2005)
  18. A.A. Zvyagin. Phys. Rev. B 72, 064419 (2005)
  19. A.W. Sandvik. Phys. Rev. Lett. 96, 207201 (2006)
  20. J.L. Alonso, L.A. Fernandez, F. Guinea, V. Laliena, V. Martin-Mayor. Phys. Rev. B 66, 104430 (2002)
  21. J.M. De Teresa, P.A. Algarabel, C. Ritter, J. Blasco, M.R. Ibarra, L. Morellon, J.I. Espeso, J.C. Gomez-Sal. Phys. Rev. Lett. 94, 207205 (2005)
  22. J.G. Cheng, G. Li, L. Balicas, J.S. Zhou, J.B. Goodenough, Cenke Xu, H.D. Zhou. Phys. Rev. Lett. 107, 197204 (2011)
  23. Y. Li, H. Liao, Z. Zhang, S. Li, F. Jin, L. Ling, L. Zhang, Y. Zou, L. Pi, Z. Yang, J. Wang, Z. Wu, O. Zhang. Sci. Rep. 5, 16419 (2015)
  24. T. Kashima, M. Imada. J. Phys. Soc. Jpn. 70, 3052 (2001)
  25. M. Morita, S. Watanabe, M. Imada. J. Phys. Soc. Jpn. 71, 2109 (2002)
  26. M. Imada. Phys. Rev. B 72, 075113 (2005)
  27. J. Brink, G. Khaliullin, D. Khomskii. Phys. Rev. Lett. 83, 5118 (1999)
  28. J. Park, J.-G. Park, G.S. Jeon, H.-Y. Choi, C. Lee, W. Jo, R. Bewley, K.A. McEwen, T.G. Perring, Phys. Rev. B 68, 104426 (2003)
  29. K. Watanabe, H. Kawamura, H. Nakano, T. Sakai. J. Phys. Soc. Jpn. 83, 034714 (2014)
  30. L. Balents. Nature 464, 199 (2010)
  31. S.E. Dutton, M. Kumar, M. Mourigal, Z.G. Soos, J.-J. Wen, C.L. Broholm, N.H. Andersen, Q. Huang, M. Zbiri, R. Toft-Petersen, R.J. Cava. Phys. Rev. Lett. 108, 187206 (2012)
  32. F. Ye, J.A. Fernandez-Baca, P. Dai, J.W. Lynn, H. Kawano-Furukawa, H. Yoshizawa, Y. Tomioka, Y. Tokura. Phys. Rev. B 72, 212404 (2005)
  33. J.W. Lynn, D.N. Argyriou, Y. Ren, Y. Chen, Y.M. Mukovskii, D.A. Shulyatev. Phys. Rev. B 76, 014437 (2007)
  34. I. Felner, I.M. Bradaric. Physica B 311, 195 (2002)
  35. Y. Singh, P. Gegenwart. Phys. Rev. B 82, 064412 (2010)
  36. X. Liu, T. Berlijn, W.-G. Yin, W. Ku, A. Tswelik, Y.-J. Kim, H. Gretarsson, Y. Singh, P. Gegenwart, J.P. Hill. Phys. Rev. B 83, 220403 (R) (2011)
  37. F. Ye, S. Chi, H. Cao, B.C. Chakoumakos, J.A. Fernandez-Baca, B. Custelcean, T.F. Qi, O.B. Korneta, G. Cao. Phys. Rev. B 85, 180403 (R) (2012)
  38. I. Kimchi, Y.Z. You. Phys. Rev. B 84, 180407 (R) (2011)
  39. H.C. Jiang, Z.C. Gu, X.L. Qi, S. Trebst. Phys. Rev. B 83, 245104 (2011)
  40. F. Trousselet, G. Khaliullin, P. Horsch. Phys. Rev. B 84, 054409 (2011)
  41. Y.Z. You, I. Kimchi, A. Vishwanath. e-print arXiv : 1109, 4155
  42. Y. Singh, S. Manni, J. Reuther, T. Berlijn, R. Thomale, W. Ku, S. Trebst, P. Gegenwart. Phys. Rev. Lett. 108, 127203 (2012)
  43. J. Park, J.-G. Park, G.S. Jeon, H.-Y. Choi, C. Lee, W. Jo, R. Bewley, K.A. McEwen, T.G. Perring. Phys. Rev. B 68, 104426 (2003)
  44. V.Yu. Irkhin, M.I. Katsnelson. Phys. Lett. A 150, 47 (1990)
  45. J. Brink, G. Khaliullin, D. Khomskii. Phys. Rev. Lett. 83, 5118 (1999)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme