一种钇铬氧化物中的晶体与磁结构、磁化、热容及各向异性磁致伸缩效应

我们通过磁化、热容和中子衍射测量研究了一近化学计量比的绝缘 Y$_{0.97(2)}$Cr$_{0.98(2)}$O$_{3.00(2)}$ 单晶。尽管 YCrO$_3$ 化合物表现为矫顽力约 $\sim$ 0.05 T 的软铁磁体，但由于强负的顺磁居里-外斯温度(即 -433.2(6) K)，Cr$^{3+}$ 自旋间存在强反铁磁(AFM)相互作用。铁磁与反铁磁的共存可能表明一种倾斜反铁磁结构。AFM 相变发生于 $T_\textrm{N} =$ 141.5(1) K，在 5 T 下升至 $T_\textrm{N}$(5T) = 144.5(1) K。在现有中子衍射研究的精度内，我们确定了在 $T_\textrm{N}$ 以下具有传播矢量 \textbf{k} = (1 1 0) 的 G 型 AFM 结构，且 Cr$^{3+}$ 自旋沿空间群 \emph{Pnma} 的正交结构晶体学 \emph{c} 轴方向。在 12 K 时，精修的磁矩大小为 2.45(6) $\mu_\textrm{B}$，约为理论饱和值 3 $\mu_\textrm{B}$ 的 $\sim$ 82%。Cr$^{3+}$ 自旋相互作用在倒易 (1 1 0) 散射面内可能为二维伊辛型。在 $T_\textrm{N}$ 以下，晶格构型(\emph{a}、\emph{b}、\emph{c} 及 \emph{V})大幅向下偏离 Gr$\ddot{\textrm{u}}$neisen 定律，表现出各向异性磁致伸缩效应与磁弹效应。特别地，冷却时的样品收缩在 AFM 转变温度以下增强。有证据表明 YCrO$_3$ 化合物的实际晶体对称性可能低于当前假定者。此外，我们比较了 $t_{2\textrm{g}}$ 的 YCrO$_3$ 与 $e_\textrm{g}$ 的 La$_{7/8}$Sr$_{1/8}$MnO$_3$ 单晶，以进一步理解可能对称性降低的原因。