NdFe$_2$Al$_{10}$中磁有序的详细中子衍射研究

利用粉末和单晶中子衍射技术研究了正交晶系化合物 NdFe$_2$Al$_{10}$。在 $T_N$ = 3.9 K 以下，Nd$^{3+}$磁矩以双-$k$ [$\mathbf{k}_1 = (0, \frac{3}{4}, 0)$，$\mathbf{k}_2 = (0, \frac{1}{4}, 0)$] 共线磁结构有序排列，其晶胞由$b$方向上的四个正交晶胞组成。精修结果表明，该结构由沿$b$轴堆叠的 (0 1 0) 铁磁平面构成，其中磁矩平行于$a$轴（根据体磁化测量结果为易磁化轴），且大小几乎相等（$\approx 1.7-1.9\ \mu_B$）。与数据符合最好的交替 8 层序列，在假设近邻交换相互作用为反铁磁性且$J_1 \gg J_2, J_3$时，对应于最低的交换能。随着温度升高，单晶测量表明在$T = 2.7$ K 时$\mathbf{k}_2$分量被抑制，这支持了此前在 2--2.5 K 附近观测到的异常源于平方相变（squaring transition）的观点。当沿$a$轴施加磁场时，磁布拉格卫星峰在$H_c = 2.45$ T 处消失，这与早期的测量结果一致。文中还将此磁有序与 Ce$T_2$Al$_{10}$（$T$: Ru, Os）和 TbFe$_2$Al$_{10}$中发生的相关磁有序进行了比较。