自旋冰化合物 Dy$_2$Ti$_2$O$_7$ 中磁雪崩的动态行为

此前已有报道指出，在自旋冰化合物 Dy$_{2}$Ti$_{2}$O$_{7}$ 中存在磁化雪崩现象，即在给定磁场下磁化强度的突然反转。这种由磁热加热引起的非平衡过程在低温磁化研究中相当常见。关键点在于确定雪崩过程的物理起源。特别是在自旋冰化合物中，雪崩的起源可能与系统固有的单极子物理有关。我们对三个单晶中的雪崩现象进行了详细研究，磁场方向分别沿 [111] 方向、垂直于 [111] 方向以及沿 [100] 方向。我们测量了雪崩期间磁化强度的变化，并得出结论：与其他系统（如分子磁体）中报道的雪崩相比，自旋冰中的雪崩相当缓慢。我们的测量表明，雪崩在约 500 毫秒的延迟后触发，随后磁化强度的反转在几百毫秒内发生。这些特征表明反转过程具有不寻常的传播特性，这可能是由于单极子运动所致。雪崩场似乎在给定方向上对于不同样品是可重复的，但它们强烈依赖于磁化的初始状态以及该初始状态的实现方式。