强阻挫Fe3PO4O3中的纳米级螺旋磁畴
强关联电子
2016-02-03 v2
摘要
Fe3PO4O3形成一种非中心对称的晶格结构（空间群R3m），包含由强反铁磁相互作用（|\Theta_{CW}| > 900 K）耦合的Fe^{3+}三角形基元。多晶样品的中子衍射表明，强阻挫最终在T_N = 163 K以下让位于一种有序的螺旋非公度结构，其螺旋轴位于六方ab平面内，调制长度约为86 Å。该磁结构由一个不寻常的针状关联体积组成，该体积沿六方c轴延伸超过900 Å，但在ab平面内被限制在约70 Å，尽管磁亚晶格拓扑具有三维性质。这种小的面内关联长度至少持续到T = T_N/40的温度，表明螺旋磁结构的长程有序被稳健地阻塞，因此在Fe3PO7中必定存在大量的稳定畴壁或其他缺陷自旋纹理。温度依赖的中子粉末衍射揭示了T_N以下存在小的负热膨胀。高分辨率同步辐射X射线衍射显示，冷却通过T_N时未观察到晶格对称性的变化。先前报道的Fe^{3+}离子（S=5/2）磁矩减小（\mu ~ 4.2 \mu_B），在此通过磁性稀释的固溶体系列化合物Fe3-xGaxPO4O3的磁化研究得到确认，并与中子衍射精修的磁矩4.14(2) \mu_B一致。我们将磁矩减小归因于这种绝缘氧化物中由配体电荷转移引起的自旋密度分布改变。
引用
@article{arxiv.1509.07846,
title = {Nanosized helical magnetic domains in strongly frustrated Fe3PO4O3},
author = {Kate A. Ross and Mitchell Bordelon and Greg Terho and James R. Neilson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.07846},
year = {2016}
}
备注
16 pages, 16 figures. Minor changes to text