EuTAl$_4$Si$_2$ (T = Rh 和 Ir) 中各向异性的推定“上-上-下”磁结构

我们利用磁化强度、零场和外加磁场下的电阻率、热容以及 $^{151}$Eu Mössbauer 谱测量，对两种近期报道的四元金属间化合物 EuRhAl$_4$Si$_2$ 和 EuIrAl$_4$Si$_2$ 的单晶进行了详细研究。这两种化合物分别在 $T_{\rm N1}$ = 11.7 和 14.7 K 发生反铁磁有序化，各自经历两个磁相变：第一个是从顺磁到非公度调制反铁磁的相变，第二个是在更低温度下到公度反铁磁相的相变，这由热容和 Mössbauer 谱确认。尽管 Eu$^{2+}$ 是 $S$ 态离子，其单离子各向异性预期较弱，但有序态的磁性质呈现出大的各向异性。沿 $c$ 轴测量的磁化强度有两个显著特征。在 1.8 K，极低场下发生一个类铁磁跳变，达到饱和磁化强度的三分之一 (1/3 M$_0$)，随后出现一个宽平台，对于 T = Rh 延伸至 2 T，对于 T = Ir 延伸至 4 T。在该场值处，发生一个尖锐的滞后自旋翻转相变，达到完全饱和态 (M$_0$)。令人惊讶的是，当回程中场降至零时，磁化强度并未如反铁磁体预期的那样回到原点。相反，观察到 1/3 M$_0$ 的剩余磁化强度，且原点周围的磁回线显示滞后。这表明零场磁结构具有铁磁分量，我们提出了一个包含直至第三近邻交换作用和偶极相互作用的模型，该模型重现了磁化曲线，并暗示零场下存在“上-上-下”磁结构。