钴铝氧化物尖晶石中的自旋阻挫与磁交换
材料科学
2009-11-13 v1 其他凝聚态物理
摘要
我们报道了对 Co 浓度 0<x<1 的 Co[Al_1-xCo_x]_2O_4 进行的 X 射线衍射、磁化率、电子自旋共振和热容研究。在该尖晶石系统中，只有 A 位 Co^2+ 阳离子具有磁性，而非磁性的 B 位 Al^3+ 被低自旋非磁性 Co^3+ 取代，从而可以研究从 Co^2+Al^3+_2O_4 到 Co^2+Co^3+_2O_4 的完整相图。所有样品均显示出量级为 -110 K 的大负 Curie-Weiss 温度 Theta_CW，且与浓度无关，这归因于 A 位 Co^2+ 阳离子之间超交换相互作用的高多重性。对于 x = 1.0 和 0.9，发现了纯反铁磁态，其 Neel 温度分别为 T_N = 29.5 K 和 21.2 K，这由比热中的 lambda 型异常所证实。组分在 0.3<x<0.75 范围内显示出模糊且大幅降低的磁有序温度。在低温下，比热的 T^2.5 依赖性表明存在自旋液体态。对于 x < 0.2，观察到比热的 T^2 依赖性以及低于 T_f = 4.7 K 时磁化率的自旋玻璃状行为。阻挫参数的高值 f = |Theta_CW|/T_f > 10 表明至少在 x < 0.6 时存在强自旋阻挫。阻挫机制归因于 A 位 Co^2+ 离子之间竞争的最近邻和次近邻超交换相互作用。
引用
@article{arxiv.0711.1301,
title = {Spin Frustration and Magnetic Exchange in Cobalt Aluminum Oxide Spinels},
author = {N. Tristan and V. Zestrea and G. Behr and R. Klingeler and B. Buechner and H. A. Krug von Nidda and A. Loidl and V. Tsurkan},
journal= {arXiv preprint arXiv:0711.1301},
year = {2009}
}
备注
19 pages, 9 figures, 46 references