YCrO$_3$单晶的高温磁性与晶体学

对粉碎的YCrO$_3$单晶在高温(300--980 K)下的磁性和晶体结构(321--1200 K)进行了磁化测量与飞行时间中子粉末衍射研究。温度依赖的反磁化率与具有五个区间的分段线性函数吻合，我们据此拟合居里-外斯定律并计算出阻挫因子$f$。拟合结果表明在300至540 K间形成磁极化子，并存在极强的磁阻挫。通过在布里渊函数中引入表示自旋相互作用程度的一个因子$\eta$，我们可很好地拟合磁化强度对外加磁场的依赖关系。从321到1200 K未观察到结构相变。晶格构型(\emph{a}、\emph{b}、\emph{c}及\emph{V})的平均热膨胀很好地服从Gr$\ddot{\textrm{u}}$neisen近似，并在约900 K出现反常，意味着一同对称结构相变，且沿晶轴\emph{a}、\emph{b}、\emph{c}呈现各向异性，不可压缩性$K^a_0 > K^c_0 > K^b_0$。有趣的是，在321 K时，局域畸变尺寸$\Delta$(O2) $\approx$ 1.96$\Delta$(O1) $\approx$ 4.32$\Delta$(Y) $\approx$ 293.89$\Delta$(Cr)。基于精修的Y-O与Cr-O键长，我们推导出Y、Cr、O1与O2离子的局域畸变环境与模式。特别地，Y与O2离子表现出明显的原子位移与电荷削减，这可能有助于理解YCrO$_3$化合物的介电性质。此外，通过比较Kramers Mn$^{3+}$与非Kramers Cr$^{3+}$离子，注意到是否为Kramers离子会强烈影响局域畸变尺寸，但可能无法改变详细的畸变模式。