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受阻尖晶石 ZnFe$_2$O$_4$ 中磁关联的直接可视化

材料科学 2022-08-03 v1

摘要

具有尖晶石结构 (A2+^{2+}B23+^{3+}_2O4^4) 的磁性材料构成了众多磁器件的核心,但 ZnFe2_2O4_4 是一个特殊的例子,其磁性本质仍未解决。磁化率测量在 Tc=13  KT_c=13\;\mathrm{K} 附近揭示出一个类似于反铁磁转变的尖峰,尽管确定的正居里-外斯温度为 ΘCW=102.8(1)  K\Theta_{CW}=102.8(1)\;\mathrm{K}。场冷与零场冷数据在 TcT_c 以下的分叉,连同峰位的频率依赖性和 TcT_c 以下非零的虚部,表明它实际上与自旋玻璃转变相关。单晶的高度结构化磁漫散中子散射在 50  K50\;\mathrm{K}25  K25\;\mathrm{K} 之间发展,揭示了存在本质相关的磁无序。此处,使用 3D-mΔ\DeltaPDF 方法来可视化局域磁有序偏好,并显示出铁磁最近邻和反铁磁第三最近邻关联占主导。它们的温度依赖性异常,伴随某些符号翻转和强烈变化的关联长度。这些关联可由磁路径的轨道相互作用机制和偏好自旋团簇解释。我们的研究展示了 3D-mΔ\DeltaPDF 方法在可视化复杂量子现象中的威力,从而提供了理解磁阻挫原子尺度图像的方法。

关键词

引用

@article{arxiv.2208.01431,
  title  = {Direct visualization of magnetic correlations in frustrated spinel ZnFe$_2$O$_4$},
  author = {Jonas Ruby Sandemann and Thomas Bjørn Egede Grønbech and Kristoffer Andreas Holm Støckler and Feng Ye and Bryan C. Chakoumakos and Bo Brummerstedt Iversen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2208.01431},
  year   = {2022}
}