Фрустрированные состояния типа спинового стекла в разбавленных ферримагнитных оксидах

Abstract

Представлены обзор и обобщение результатов систематического экспериментального исследования двух модельных фрустрированных систем разбавленных ферромагнитных оксидов: слабоанизотропных кубических шпинелей Li₀,₅Fe₂, ₅–хGaхO₄ и сильно анизотропных с гексагональной структурой BaFe₁₂–хGaхO₁₉. Обсуждаются впервые построенные для этого класса магнетиков концентрационные фазовые х–Т-диаграммы, механизмы формирования неупорядоченных состояний типа спинового стекла (роль обменного взаимодействия и анизотропии), структура состояний и влияние эффектов пространственной неоднородности кластерного типа. На примере Li–Ga-шпинелей показано, что в этом классе анизотропных гейзенберговских магнетиков с короткодействующим обменом вид х–Т-диаграммы отличается от канонического для спин-стекольных систем: в возвратной области (0,9 ⩽ х ⩽ 1,5) обнаружены новое кооперативное фрустрированное состояние и линия фазовых переходов первого рода Т₁ (х), которая заканчивается критической точкой при х = 0,8.

Наведено огляд і узагальнення результатів систематичного експериментального дослідження двох модельних фрустрированих систем розведених феромагнітних оксидів: слабкоанізотропних кубічних шпінелей Li₀,₅Fe₂,₅–хGaхO₄ і сильно анізотропних з гексагональною структурою BaFe₁₂–хGaхO₁₉. Обговорюються вперше побудовані для цього класу магнетиків концентраційні фазові х–Т-діаграми, механізми формування неупорядкованих станів типу спінового скла (роль обмінної взаємодії та анізотропії), структура станів та вплив ефектів просторової неоднорідності кластерного типу. На прикладі Lі–Ga-шпінелей показано, що в цьому класі анізотропних гейзенбергівських магнетиків з короткодіючим обміном вид х–Т-діаграми відрізняється від канонічного для спін-скляних систем: у зворотній області (0,9 ⩽ х ⩽ 1,5) виявлено новий кооперативний фрустрирований стан і лінія фазових переходів першого роду Т₁(х), що закінчується критичною точкою при х = 0,8.

The survey and general conclusions of the systematic experimental study of two model frustrated systems of diluted oxides (weakly anisotropic cubic spinels Li₀,₅Fe₂,₅–хGaхO₄, and strongly anisotropic BaFe₁₂–хGaхO₁₉ with the hexagonal structure) are presented. The concentration phase x–T-diagrams, constructed for the first time for this class of magnets, the mechanism for the formation of disordered spin-glass-type states (the role of exchange interaction and anisotropy), the structure of states and the effects of spatial inhomogeneity of the cluster type are considered. Taking the Li–Ga-spinels as an example it is shown that the x–T-diagrams for this class of anisotropic Heisenberg magnets with a short range exchange differ from the canonical one. Within the reentrant interval (0.9 ⩽ х ⩽ 1.5) a new cooperative frustrated state and a line of the first kind phase transitions Т₁(х), which ends with the critical point at x = 0.8 are observed.