Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄
Исследованы полевые и угловые зависимости магнитной восприимчивости (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ при гидростатических давлениях до 1.0 GPa. Показано, что появление слабого ферромагнетизма связано с изменением основного состояния антиферромагнетика под воздействием гидростатического давления....
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2008
|
| Назва видання: | Физика и техника высоких давлений |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70441 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ / А.В. Журавлев, А.И. Пузыня // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 2. — С. 73-82. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-70441 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-704412014-11-07T03:01:50Z Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ Журавлев, А.В. Пузыня, А.И. Исследованы полевые и угловые зависимости магнитной восприимчивости (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ при гидростатических давлениях до 1.0 GPa. Показано, что появление слабого ферромагнетизма связано с изменением основного состояния антиферромагнетика под воздействием гидростатического давления. Field and angular dependences of (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ magnetic susceptibility at P under 1.0 GPa have been investigated. Weak ferromagnetism is shown to be due to changes in the ground state of the antiferromagnet under hydrostatic pressure effect. 2008 Article Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ / А.В. Журавлев, А.И. Пузыня // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 2. — С. 73-82. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 75.10.–b, 75.25.+z, 75.30.Gw, 75.40.Cx, 75.50.Ee http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70441 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Исследованы полевые и угловые зависимости магнитной восприимчивости (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ при гидростатических давлениях до 1.0 GPa. Показано, что появление слабого ферромагнетизма связано с изменением основного состояния антиферромагнетика под воздействием гидростатического давления. |
| format |
Article |
| author |
Журавлев, А.В. Пузыня, А.И. |
| spellingShingle |
Журавлев, А.В. Пузыня, А.И. Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ Физика и техника высоких давлений |
| author_facet |
Журавлев, А.В. Пузыня, А.И. |
| author_sort |
Журавлев, А.В. |
| title |
Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ |
| title_short |
Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ |
| title_full |
Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ |
| title_fullStr |
Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ |
| title_full_unstemmed |
Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ |
| title_sort |
индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (c₂h₅nh₃)₂cucl₄ |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| publishDate |
2008 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70441 |
| citation_txt |
Индуцированный гидростатическим давлением слабый ферромагнетизм в ромбическом антиферромагнетике (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄ / А.В. Журавлев, А.И. Пузыня // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 2. — С. 73-82. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| series |
Физика и техника высоких давлений |
| work_keys_str_mv |
AT žuravlevav inducirovannyjgidrostatičeskimdavleniemslabyjferromagnetizmvrombičeskomantiferromagnetikec2h5nh32cucl4 AT puzynâai inducirovannyjgidrostatičeskimdavleniemslabyjferromagnetizmvrombičeskomantiferromagnetikec2h5nh32cucl4 |
| first_indexed |
2025-07-05T19:40:49Z |
| last_indexed |
2025-07-05T19:40:49Z |
| _version_ |
1836837188595089408 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 3
73
PACS: 75.10.–b, 75.25.+z, 75.30.Gw, 75.40.Cx, 75.50.Ee
А.В. Журавлев, А.И. Пузыня
ИНДУЦИРОВАННЫЙ ГИДРОСТАТИЧЕСКИМ ДАВЛЕНИЕМ СЛАБЫЙ
ФЕРРОМАГНЕТИЗМ В РОМБИЧЕСКОМ АНТИФЕРРОМАГНЕТИКЕ
(C2H5NH3)2CuCl4
Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
E-mail: zhuravlev@mail.fti.ac.donetsk.ua
Статья поступила в редакцию 20 ноября 2007 года
Исследованы полевые и угловые зависимости магнитной восприимчивости
(C2H5NH3)2CuCl4 при гидростатических давлениях до 1.0 GPa. Показано, что по-
явление слабого ферромагнетизма связано с изменением основного состояния ан-
тиферромагнетика под воздействием гидростатического давления.
1. Введение
Слоистые комплексные соединения алкиламиновой группы на основе
хлорида меди (CnH2n+1NH3)2CuCl4 (n = 1–10) при низких температурах явля-
ются квазидвумерными магнетиками с колоссальным преобладанием внут-
риподрешеточного обменного взаимодействия над межподрешеточным [1–3].
Уникальное сочетание характеристик соединений (CnH2n+1NH3)2CuCl4, а
также возможность управлять их магнитными характеристиками путем за-
мещения органических радикалов позволяют считать их природными анало-
гами широко исследуемых в настоящее время синтетических антиферромаг-
нетиков (synthetic antiferromagnets) [4].
Объект экспериментального изучения данной работы – соединение
(C2H5NH3)2CuCl4 (тетрахлоркупроат этиламмония) – может считаться мо-
дельным антиферромагнетиком с взаимодействием Дзялошинского (ВД)
(температура Нееля ТN = 10.2 K, пространственная группа 15
2hD , эффектив-
ные поля внутри- и межподрешеточного обменных взаимодействий – соот-
ветственно 510 kOe и 800 Oe [3,5 и библиография в них]). В течение ряда
последних лет исследования этого антиферромагнетика связаны с рядом но-
вых эффектов и фазовых переходов. Предсказание внутренних локализован-
ных наномасштабных мод спин-волнового резонанса [6] получило экспери-
ментальное подтверждение при изучении именно (C2H5NH3)2CuCl4 [7]. При
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 3
74
высоком всестороннем сжатии в этом кристалле обнаружен индуцирован-
ный давлением переход полупроводник–изолятор, сопровождающийся из-
менением структуры кристалла и природы магнитного упорядочения [8].
Установлен двухмасштабный характер эволюции магнитной системы анти-
ферромагнетика в области спин-флоп перехода, что показано в эксперимен-
тальных исследованиях магнитной восприимчивости кристалла [9,10].
Тетрахлоркупроат этиламмония является антиферромагнетиком с ВД
(DM0 = 119 Oe [5], где D – константа ВД, M0 – намагниченность одной под-
решетки). В антиферромагнетиках, симметрия которых допускает наличие
ВД, последнее связывает компоненты векторов намагниченности и анти-
ферромагнетизма вдоль двух определенных осей. Для (C2H5NH3)2CuCl4 –
это направления b и c. Как следствие, при D ≠ 0 векторы намагниченностей
подрешеток эволюционируют в пространстве даже в тех случаях, когда при
D = 0 они изменяются строго в плоскости [11].
В (C2H5NH3)2CuCl4 наблюдается индуцированное давлением изменение
основного состояния антиферромагнетика [12,13]. Показано, что направле-
ние легкого намагничивания при низких давлениях параллельно оси a кри-
сталла (рис. 1,а) [3,5,12,13], при давлениях выше 0.6–0.7 GPa – ориентирова-
но вдоль оси b (рис. 1,б) [12,13]. Ориентация вектора антиферромагнетизма
вдоль оси b вызывает при наличии ВД появление слабого ферромагнетизма
вдоль с-оси (переход типа Морина) уже в нулевом магнитном поле [12]. Та-
кой переход впервые наблюдался в гематите при изменении температуры
[11]. В экспериментальных исследованиях намагниченности и рассеяния
нейтронов на монокристаллах (C2H5NH3)2CuCl4 [14] обнаружено появление
слабого ферромагнетизма вдоль направления c при давлениях выше 0.7 GPa.
а б
Рис. 1. Магнитные структуры (C2H5NH3)2CuCl4: а – P < 0.6 GPa, m = 0; б – P > 0.7 GPa,
m || c. Обозначены только ионы меди
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 3
75
При обсуждении результатов авторы [14] не анализируют влияние на маг-
нитную систему антисимметричных взаимодействий (даже на качественном
уровне) и не рассматривают возможность изменения характера анизотропии
магнитной системы.
Целью данной работы является теоретическое и экспериментальное изу-
чение основного состояния ромбического антиферромагнетика с ВД, а также
особенностей его спиновой переориентации в условиях всестороннего сжа-
тия. Задача более подробного, чем в [12,13], исследования эволюции спино-
вой системы под воздействием гидростатического давления возникла в связи
с некоторым несоответствием в интерпретации результатов [12–14]. В рам-
ках феноменологической теории с учетом анизотропии второго и четвертого
порядков, а также ВД выражение для свободной энергии согласно [12] све-
дено к функционалу, корректно описывающему эволюцию основного со-
стояния (C2H5NH3)2CuCl4. Экспериментальные исследования параллельной
и перпендикулярной восприимчивостей в интервале давлений 0–1 GPa по-
зволили однозначно описать эволюцию магнитных моментов подрешеток
под влиянием гидростатического давления до 1.0 GPa в монокристаллах
(C2H5NH3)2CuCl4.
2. Теоретическая часть
Для анализа магнитных свойств двухподрешеточного антиферромагнети-
ка (C2H5NH3)2CuCl4 в феноменологической теории в пренебрежении пара-
процессом для плотности свободной энергии достаточно сохранить сле-
дующие члены [12]:
2 2 2 2 2 4
0 2/ 2 x x x x y y x xw M J m K l K m K l K l′ ′= + + + + +
+ ( ) ( ) 2x y y x x y y xD m l m l D m l m l′− + + − Hm , (1)
где Н – напряженность магнитного поля; 1 2 0
1 ( ) / 2
2
M= +m M M – вектор
суммарной намагниченности; 1 2 0
1 ( ) / 2
2
M= −l M M – вектор антиферромаг-
нетизма; 0 iM = M – намагниченность насыщения (Mi – намагниченность
подрешеток, i = 1, 2); индексы z, x и y определяют проекции векторов m и l
на кристаллографические оси a, b и c; J′ – константа межподрешеточного
обменного взаимодействия; Kx, Ky, K′x и D′ – константы анизотропии II по-
рядка; K2x – константа анизотропии IV порядка. В (C2H5NH3)2CuCl4 на фоне
слабой анизотропии в плоскости XOZ (аb) имеет место сильная анизотропия
в плоскостях ZOY и XOY (a – ось легкого намагничивания, b – ось промежу-
точной анизотропии). Учитывая это, придем к обычному для данного класса
магнетиков соотношению:
J′ >> Kx, Ky, K′x, K2x, D, D′.
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 3
76
В [12] выражение для свободной энергии магнитной системы сведено к
эффективному функционалу для компонент вектора антиферромагнетизма l,
анализ которого позволил определить возможные основные состояния. Из
трех состояний с различной ориентацией вектора l: l || a, m = 0; l || b, m || с; и
l || c, m || b первое состояние является чисто антиферромагнитным, а два ос-
тальных – слабоферромагнитными. Анализ энергии (1) [12] показывает, что
основное состояние антиферромагнетика определяется единственной кон-
стантой эффективной анизотропии
2
2
( )
2x x
x
D DK K
J K
′+
κ = + −
′ −
. (2)
Если κ > 0, легкой осью является направление a, т.е. вектор антиферро-
магнетизма l параллелен а, что в (C2H5NH3)2CuCl4 наблюдается при P = 0
[3,12]. При значении магнитного поля, параллельного а:
sf 0H M J ′= κ (3)
происходит фазовый переход I рода в состояние с l || b – так называемый
спин-флоп переход. При этом вследствие ориентации вектора антиферро-
магнетизма вдоль b появляется подкос магнитных моментов к оси c. В
(C2H5NH3)2CuCl4 в поле ≅ Hsf в спин-флоп фазе магнитные моменты подре-
шеток отклонены от плоскости ab на угол 5.37° [5], что дает суммарную на-
магниченность вдоль оси c около 0.1M0. С дальнейшим увеличением маг-
нитного поля магнитные моменты подрешеток подгибаются к оси а, так что
вектор l укорачивается, а m растет. В поле
2
0
( )
2
aE
x
x
H D DJ K
M J K
′+′ ′= − +
−
(4)
длина вектора l достигает нулевого значения – происходит фазовый переход
II рода в состояние с l = 0, |m| = 1, m || a (так называемый спин-флип пере-
ход). Для магнитного поля, ориентированного вдоль b, эволюция магнитных
моментов подрешеток осуществляется иначе. С увеличением магнитного
поля вектор l, оставаясь перпендикулярным b, плавно разворачивается в
плоскости ас до тех пор, пока в поле
2
0
( )bE
x
y
H D DJ K
M K
′+′ ′= + − (5)
не достигнет ориентации, перпендикулярной изначальной. То есть происхо-
дит фазовый переход II рода в состояние с l || c, m = 1, m || b.
В случае κ < 0 основным является слабоферромагнитное состояние анти-
ферромагнетика. Эволюция такой системы в магнитном поле качественно
отличается от предыдущего случая. При Н || а происходит плавная переори-
ентация с уменьшением угла раствора магнитных моментов подрешеток
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 3
77
вплоть до их схлопывания в поле
aEH . Спиновая переориентация (спин-
флоп переход) теперь реализуется в магнитном поле, параллельном оси b, и
отсутствует при H || a. Фазовый переход типа Морина сопровождается изме-
нением знака константы анизотропии κ [11]. При изначально положитель-
ной κ коллинеарный антиферромагнетик (l || a, m = 0) переходит в слабый
ферромагнетик (l || b, m || c).
3. Эксперимент
Экспериментальные исследования дифференциальной магнитной вос-
приимчивости проводили на трех образцах грубо эллипсоидальной формы
размерами около 3 × 3 × 1 mm. Для каждого давления при температуре 4.2 K
исследованы полевые зависимости восприимчивости при различных ориен-
тациях магнитного поля. Вектор H отклонялся от оси OZ (a-ось) под различ-
ными углами ψ в интервале 0–90° в плоскости XOZ (ab). Измерения прово-
дили индукционным методом для двух диагональных компонент тензора
восприимчивости χ на частоте 207 Hz при ориентации магнитного поля, из-
меняющейся в плоскости XOZ. Для исследований параллельной восприим-
чивости (χzz при P = 0) и модуляционная, и измерительная катушки ориен-
тированы вдоль оси OZ, а для перпендикулярной – вдоль OX с точностью
±0.3°. При нулевом давлении и температуре 4.2 K для максимума восприим-
чивости в окрестности спин-флоп перехода соотношение сигнал-шум в раз-
ных экспериментах изменялось от 50 до 100. Давление в автономной камере
типа «цилиндр–поршень» измеряли по температуре сверхпроводящего пе-
рехода индия с погрешностью ±0.02 GPa. Величину поля спин-переориента-
ционного перехода Hsf определяли по положению максимумов на полевых
зависимостях дифференциальной магнитной восприимчивости: χii(H) (i = x, z)
[3,10].
Характер и эволюция линий магнитных фазовых переходов II рода и при
H || a (4), и при H || b (5) подробно исследованы ранее [12,13,15]. Для H || a в
окрестности 2JM0 происходит фазовый переход II рода из спин-флоп фазы в
состояние с параллельной ориентацией моментов подрешеток, а для H || b –
в малоугловую конфигурацию (в последнем случае из-за ВД магнитные мо-
менты подрешеток при H >
bEH стремятся к параллельной ориентации
асимптотически с H → ∞). С повышением давления
aEH и
bEH растут
практически линейно во всем интервале (0–1.0 GPa) измерений [12,13,15].
При низких гидростатических давлениях в магнитном поле, параллель-
ном оси а, в области 0–(~300) Ое наблюдается спин-переориентационный
переход I рода (спин-флоп переход). Характер и особенности изменения
магнитных моментов подрешеток в изменяющемся магнитном поле, откло-
няющемся от оси легкого намагничивания к оси промежуточной анизотро-
пии, в отсутствие давления исследованы экспериментально и теоретически
[9,10]. Здесь и далее под измерениями в наклонном магнитном поле будет
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 3
78
подразумеваться именно такая геометрия эксперимента. Эволюция магнит-
ной системы антиферромагнетика в наклонном поле в области фазового пе-
рехода имеет некоторые специфические особенности, более отчетливо про-
являющиеся на полевых зависимостях перпендикулярной магнитной вос-
приимчивости и менее отчетливо – для параллельной восприимчивости. При
небольших разориентациях магнитного поля относительно оси легкого на-
магничивания (ψ << κ) зависимости χzz(H) и χxx(H) в области спиновой пе-
реориентации несколько отличаются, но в обоих случаях это – интенсивный
пик с максимумом в поле спин-флоп перехода (Hsf) [3,5,10] (рис. 2,а, кривая
1). При увеличении отклонения H от оси OZ пиковые значения восприимчи-
вости уменьшаются, хотя характер эволюции полевых зависимостей качест-
венно не изменяется (рис. 2,а, кривая 2). Дальнейшее изменение ориентации
магнитного поля выводит антиферромагнетик за пределы угловой области
существования фазового перехода I рода (ψ > κ). Для параллельной воспри-
имчивости это не приводит к радикальному изменению вида полевых зави-
симостей, в то время как линии χxx(H) изменяются принципиально: исход-
ные пики восприимчивости сменяют зависимости с двумя максимумами и
минимумом в центре (рис. 2,а, кривая 4).
Угловая вариация зависимостей χii(H) в наклонном поле с ростом степени
гидростатического сжатия становится все более плавной. В интервале дав-
лений 0.6–0.7 GPa изменение восприимчивости как по величине, так и по
направлению поля на уровне указанных аппаратурных погрешностей отсут-
ствует. Резкое уширение угловых зависимостей χii(H) в области P → 0.6 GPa
свидетельствует о практически полной изотропии магнитной системы в
плоскости XOZ [13].
а б
Рис. 2. Полевые зависимости компонент тензора магнитной восприимчивости
(C2H5NH3)2CuCl4 при T = 4.2 K, P = 0 (a) и P = 1.0 GPa (б). Угол отклонения маг-
нитного поля от оси OZ (оси а кристалла) ψ, deg: а: 1 – 0, 2 – 2, 3 – 3, 4 – 4; б: 1 – 0,
2 – 10, 3 – 15, 4 – 18
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 3
79
В области давлений выше 0.7 GPa на полевых и угловых зависимостях
восприимчивости вновь появляются максимумы, но только лишь при ориен-
тациях магнитного поля вблизи направления b. Для P ≅ 0.7 GPa обнаружен-
ные максимумы имеют очень низкую амплитуду и чрезвычайно уширены. С
повышением давления вплоть до 1 GPa максимальные значения χii(H) (Н || b)
растут, а их угловые зависимости в наклонном поле обостряются (рис. 2,б).
При H || a наблюдается монотонное, практически линейное изменение
восприимчивости, что свидетельствует об отсутствии магнитных фазовых
переходов вплоть до полей ≅
iEH .
С повышением давления точки
магнитного фазового перехода опус-
каются вниз по полю при P < 0.6 GPa
и поднимаются при P > 0.7 GPa (рис. 3).
Давление, при котором достигается
минимальное значение поля спино-
вой переориентации (PM = 0.65 GPa –
точка фазового перехода типа Мори-
на [12,13]), ввиду чрезвычайного
уширения экспериментальных зави-
симостей восприимчивости не пред-
ставляется возможным определить c
точностью ±0.05 GPa. Нелинейность
зависимости поля спиновой переори-
ентации от давления в области P ≅ PM
(рис. 3) из-за близости к нулю эффективной анизотропии следует отнести к
возрастанию роли анизотропии четвертого и более высоких порядков.
Отметим, что для P < PM восприимчивость χzz является параллельной, а
χxx – перпендикулярной. При P > PM и ориентациях магнитного поля вблизи
направления b зависимости χzz(H) (см. рис. 2,б) подобны изменениям χxx(H)
в области спин-флоп перехода (Н || a) при P < PM (рис. 2,а, более подробно
см. [5,10]). Трансформация кривых χzz(H) в наклонном поле при P > PM од-
нозначно соответствует эволюции перпендикулярной восприимчивости. Эк-
вивалентность зависимостей χzz(H) при P > PM, с одной стороны, и χxx(H)
при P < PM – с другой, является дополнительным подтверждением измене-
ния характера магнитной анизотропии в плоскости ab кристалла: направле-
ние легкого намагничивания становится осью промежуточной анизотропии
и наоборот.
4. Обсуждение
Согласно формулам (4), (5) в величину полей переходов HEa и HEb основ-
ной вклад дает межподрешеточное обменное взаимодействие. Линейный в
рамках экспериментальных погрешностей рост HEa(Р) и HEb(Р) свидетельст-
Рис. 3. P−H-диаграмма (C2H5NH3)2CuCl4:
● – поля фазовых переходов для Н || a;
○ – Н || b
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 3
80
вует о практически линейной зависимости J′ от давления [12,13]. Следова-
тельно, уменьшение поля cпин-флоп перехода при P → PM как выше, так и
ниже точки Морина (рис. 3) может быть связано только с уменьшением ве-
личины константы эффективной анизотропии κ (3). Появление фазового пе-
рехода при Н || b, P > PM и рост величины поля переориентации с повыше-
нием давления свидетельствуют о росте величины κ после изменения ее
знака. В целом эффективная анизотропия в интервале 0–1 GPa монотонно
уменьшается с переходом через нуль при P = PM. При P > PM направление
легкого намагничивания реализуется вдоль b (см. разд. 1), что вследствие
влияния ВД вызывает появление слабого ферромагнетизма вдоль c (см. рис.
1,б) [12,13].
В экспериментальных исследованиях намагниченности (рис. 4) и рассея-
ния нейтронов в (C2H5NH3)2CuCl4 [14] получен ряд результатов: а) состав-
ляющая магнитного момента в плоскости ab уменьшается на ≅ 10% по срав-
нению с нулевым давлением; б) магнитные моменты подрешеток ориенти-
рованы в плоскости aс (без уточнения ориентации в данной плоскости) при
давлениях 1.4 и 2.5 GPa; в) величина ферромагнитного момента вдоль с со-
ставляет 0.03M0 при P = 0.81 GPa и 0.1M0 при P = 2.5 GPa. К сожалению, в
работе [14] не установлена величина составляющей магнитных моментов
подрешеток вдоль осей a и b при давлениях более 0.7 GPa. При анализе экс-
периментальных данных авторы [14] не учитывают влияние взаимодействия
Дзялошинского, играющего радикальную роль в формировании состояний в
магнитных системах, допускающих антисимметричные взаимодействия.
Данные по давлениям выше 0.7 GPa несколько фрагментарны (1.4 и 2.5 GPa).
Тем не менее в целом результаты [14] согласуются с выводами [12,13,15] и
данной работы.
а б
Рис. 4. Полевые зависимости удельной намагниченности в μB на ион Cu
(C2H5NH3)2CuCl4 при T = 1.8 K, приведенные в работе [14]: а – P = 0.1 MPa, Н || a;
б − P = 0.81 GPa, Н || b
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 3
81
5. Выводы
Наличие фазового перехода типа Морина в окрестности давления PM =
= (0.65 ± 0.05) GPa и перемещение в этой области направления легкого на-
магничивания с кристаллографической оси a на b доказывается:
во-первых, резким падением величины поля спин-флоп перехода по мере
приближения гидростатического давления к окрестности 0.6–0.7 GPa при
линейной зависимости полей переходов в коллинеарную и малоугловую фа-
зы (4), (5), что может быть вызвано только уменьшением константы эффек-
тивной анизотропии и переходом ее через нулевое значение при P = PM;
во-вторых, перекрестным соответствием полевых зависимостей компо-
нент тензора магнитной восприимчивости – эволюция χxx(H) в наклонном
магнитном поле при P < PM соответствует угловой вариации зависимостей
χzz(H) при P > PM.
Авторы выражают благодарность Ю.Г. Пашкевичу за полезные советы и
плодотворные обсуждения.
1. N. Narita, I. Yamada, J. Phys. Soc. Jpn. 65, 4054 (1996).
2. V.B. Kapustianik, V.V. Bazhan, Y.M. Korchak, Phys. Status Solidi B234, 674 (2002).
3. L.I. de Jongh, W.D. van Amstel, A.R. Miedema, Physica 58, 277 (1972).
4. T.M. Maffitt, J.K. DeBrosse, J.A. Gabric, E.T. Gow, M.C. Lamorey, J.S. Parenteau,
D.R. Willmott, M.A. Wood, W.J. Gallagher, IBM J. Res. Dev. 50, 25 (2006).
5. А.Н. Богданов, А.В. Журавлев, А.И. Пузыня, ФНТ 15, 181 (1989).
6. R. Lai, A.J. Sievers, Phys. Rev. Lett. 81, 1937 (1998).
7. U.T. Schwarz, L.Q. English, A.J. Sievers, Phys. Rev. Lett. 83, 223 (1999).
8. H. Manaka, I. Yamada, M. Nishi et al., J. Phys. Soc. Jpn. 70, 1390 (2001).
9. A.N. Bogdanov, A.V. Zhuravlev, I.V. Zhikharev, U.K. Rößler, JMMM 290–291, 768 (2005).
10. A.N. Bogdanov, A.V. Zhuravlev, U.K. Rößler, Phys. Rev. B75, 094425 (2007).
11. И.Е. Дзялошинский, ЖЭТФ 32, 1547 (1957).
12. А.Н. Богданов, А.И. Пузыня, В.Т. Телепа, П.П. Шатский, ФНТ 12, 648 (1986).
13. А.Н. Богданов, А.И. Пузыня, В.Т. Телепа, П.П. Шатский, ФНТ 12, 73 (1987).
14. H. Manaka, I. Yamada, M. Nishi, T. Goto, J. Phys. Soc. Jpn. 70, 241 (2001).
15. M. Chikamatsu, H. Yamazaki, K. Yamagata et al., J. Magn. Magn. Mater. 31, 1191 (1983).
A.V. Zhuravlev, A.I. Puzynya
PRESSURE-INDUCED WEAK FERROMAGNETIC MOMENT IN THE
RHOMBIC ANTIFERROMAGNET (C2H5NH3)2CuCl4
Field and angular dependences of (C2H5NH3)2CuCl4 magnetic susceptibility at P under
1.0 GPa have been investigated. Weak ferromagnetism is shown to be due to changes in
the ground state of the antiferromagnet under hydrostatic pressure effect.
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 3
82
Fig. 1. Magnetic structures of (C2H5NH3)2CuCl4: а – P < 0.6 GPa, m = 0, б – P > 0.7 GPa,
m || c. Only copper ions are denoted
Fig. 2. Field dependences of components of the (C2H5NH3)2CuCl4 magnetic susceptibil-
ity tensor for T = 4.2 K, P = 0 (a) and P = 1.0 GPa (б). Angle of magnetic field deviation
from axis OZ (the a-axis of the crystal) ψ, deg: а: 1 – 0, 2 – 2, 3 – 3, 4 – 4; б: 1 – 0, 2 –
10, 3 – 15, 4 – 18
Fig. 3. P−H diagram of (C2H5NH3)2CuCl4: ● – fields of phase transitions for Н || a; ○ – Н || b
Fig. 4. Field dependences of (C2H5NH3)2CuCl4 specific magnetization in μB / Cu ion for
T = 1.8 K [14]: а – P = 0.1 MPa, Н || a; б − P = 0.81 GPa, Н || b
|