非共线反铁磁体 Bi4Fe5O13F 中受挫的五角开罗晶格
材料科学
2015-06-11 v1 强关联电子
摘要
通过透射电子显微镜、低温同步辐射 X 射线和中子粉末衍射、热力学测量以及密度泛函能带结构计算，研究了作为五角自旋开罗晶格物理模型系统的 Bi4Fe5O13F 的晶体结构、磁结构及 underlying 磁相互作用。Bi4Fe5O13F 的晶体结构包含由共边 FeO6 八面体组成的无限金红石型链，这些链通过由两个共角 FeO4 四面体组成的 Fe2O7 基团相互连接。链间的空隙由以氟为中心的 Bi4F 四面体填充。Fe3+ 阳离子形成五角单元，导致了受挫交换耦合的异常拓扑结构，并构成了 T1= 62 K、T2 = 71 K 和 TN = 178 K 处一系列磁跃迁的基础。在 T1 以下，Bi4Fe5O13F 形成完全有序的非共线反铁磁结构，而在 T1 和 TN 之间的磁态可能是部分无序的，这由 T1 和 T2 处磁熵的显著增加所表明。因此，Bi4Fe5O13F 展现了五角开罗自旋晶格此前从未预料到的复杂磁跃迁证据。此外，它还体现了一种基于硅线石 (Al2SiO5) 的同系物系列，其特征是五角磁晶格沿金红石型链被可变数量的八面体单元隔开。
引用
@article{arxiv.1210.2822,
title = {Frustrated pentagonal Cairo lattice in the non-collinear antiferromagnet Bi4Fe5O13F},
author = {Artem M. Abakumov and Dmitry Batuk and Alexander A. Tsirlin and Clemens Prescher and Leonid Dubrovinsky and Denis V. Sheptyakov and Walter Schnelle and Joke Hadermann and Gustaaf Van Tendeloo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.2822},
year = {2015}
}
备注
11 pages, 11 figures, 5 tables. Supplementary material included in the submission