尖晶石化合物Zn$_{1-x}$Co$_x$Cr$_2$O$_4$中的磁相演化

我们报道了ZnCr$_2$O$_4$和CoCr$_2$O$_4$完全固溶体的磁性：这两种研究充分的氧化物尖晶石具有截然不同的磁基态。ZnCr$_2$O$_4$在A位占据非磁性$d^{10}$阳离子，B位占据磁性$d^3$阳离子，是一种高度受挫的反铁磁体。CoCr$_2$O$_4$在A位也占据磁性$d^7$阳离子（三个未配对电子），表现出奈尔亚铁磁性以及公度和非公度的非共线磁有序。最近，CoCr$_2$O$_4$因其由圆锥形磁有序产生的极性行为而被广泛研究。在ZnCr$_2$O$_4$的A位逐渐引入磁性导致在低Co浓度下从受挫反铁磁性转变为玻璃态磁性，最终在高浓度下转变为亚铁磁性和圆锥形基态。磁化率的实空间蒙特卡罗模拟表明，第一个磁有序转变以及磁化率随$x$变化的特征可以通过磁性A和B原子之间的近邻自耦合和交叉耦合来捕捉。作为本研究的一部分，我们提出了一种显示磁化率温度依赖性的方法，该方法有助于区分具有纯反铁磁相互作用的化合物与存在其他类型有序的化合物。