Прогрессивная технология выращивания тригональных монокристаллов редкоземельных ферроборатов

Разработана прогрессивная технология выращивания тригональных монокристаллов редкоземельных ферроборатов, в том числе новых мультиферроиков GdFe3(BO3)4 и NdFe3(BO3)4, с использованием растворов-расплавов на основе тримолибдата висмута.

C помощью магнитных, резонансных и нейтронографических (c использованием изотопа 11В) исследований [1] установлено, что NdFe3(BO3)4 упорядочивается при температуре TN=30,5(5) К в антиферромагнитной легкоплоскостной структуре с магнитными моментами ионов Fe3+ и Nd3+, лежащими в базисной плоскости кристалла (рис. 1). Ниже 20 К на эту структуру накладывается слабая длиннопериодическая несоразмерность с волновым вектором структуры k = [0, 0, 3x = 3/2 + ε].

2006_3_1.gif

Магнитная структура GdFe3(BO3)4 изучена с помощью антиферромагнитного резонанса. Установлено, что подсистема Fe3+ упорядочена антиферромагнитно при температурах ниже TN = 38 К и характеризуется анизотропией типа «легкая плоскость». Подсистема Gd3+ при T>4.2 K частично упорядочена за счет обменного взаимодействия с подсистемой железа, а ее вклад в магнитную анизотропию имеет противоположный знак. Из-за конкуренции вкладов и различия их температурных зависимостей в этом кристалле при низких температурах реализуется антиферромагнитная структура с магнитной анизотропией типа «легкая ось», которая при нагревании переходит при Т=10 К в структуру с легкоплоскостной анизотропией. Построены магнитные фазовые диаграммы GdFe3(BO3)4 в полях, параллельных и перпендикулярных тригональной оси кристалла.

С целью изучения природы магнитной анизотропии GdFe3(BO3)4 и разделения вкладов двух подсистем исследован АФМР в YFe3(BO3)4, содержащем только магнитные ионы Fe3+, а также в кристаллах с диамагнитным разбавлением в обеих подсистемах [2]. При Т=4,2 К вычислены эффективные поля анизотропии подсистем в GdFe3(BO3)4: HFeA =-1,44 кЭ и HGdA= 1,52 кЭ.

  1. P Fischer, V Pomjakushin, D Sheptyakov, L Keller, M Janoschek, B Roessli, J Schefer, G Petrakovskii, L Bez-maternikh, V Temerov and D Velikanov, “Simultaneous antiferromagnetic Fe3+ and Nd3+ ordering in NdFe3(11BO3)4”, J. Phys.: Condens. Matter 18, iss. 34 (2006) 7975–7989.
  2. А.И.Панкрац, Г.А.Петраковский, В.И.Тугаринов, И.С.Хабаров, Л.Н.Безматерных, В.Л.Темеров. Антифер-ромагнитный резонанс, магнитная анизотропия и фазовые переходы в монокристаллах системы (Gd,Y,Ho)Fe3-xGax(BO3)4. Труды 34-го совещания по физике низких температур, п. Лоо, 26-30 сентября 2006 г., с. 120.

Лаборатория резонансных свойств магнитоупорядоченных веществ