Возвратный низкотемпературный фазовый переход в «орбитальном нематике»

Abstract

В монокристалле KDy(MоO₄)² изучено влияние внешнего магнитного поля на ян-теллеровский фазо-вый переход при Тc ≈ 14 К. При температурах ниже Тc обнаружено существенное изменение скорости и поглощения акустических мод кристалла в магнитном поле, ориентированном вдоль направления [110]. Такое поведение упругих характеристик обусловлено разрушением антиферродисторсионного упорядочения, связанного, в свою очередь, с упорядочением квадрупольных орбитальных моментов, характерным для «орбитального нематика». Восстановлен низкотемпературный участок фазовой Н–Т-диаграммы для этого направления поля. Обнаружено, что зависимость критической температуры от поля немонотонна, т.е. фазовый переход носит возвратный характер. Дано теоретическое описание наблюдаемых аномалий температурного и магнитополевого поведения акустических характеристик.

В монокристалі KDy(MоO₄)² вивчено вплив зовнішнього магнітного поля на ян-теллерівський фазовий перехід при Тc ≈ 14 К. При температурах нижчих за Тc виявлено суттєве змінення швидкості та поглинання акустичних мод кристала в магнітному полі, яке орієнтовано вздовж напрямку [110]. Така поведінка пружних характеристик обумовлена руйнуванням антиферодисторсійного впорядкування, яке пов’язано, в свою чергу, з впорядкуванням квадрупольних орбітальних моментів, яке характерно для «орбітального нематика». Відновлено низькотемпературну ділянку фазової Н–Т-діаграми для цього напрямку поля. Виявлено, що залежність критичної температури від поля немонотонна, тобто фазовий перехід носить зворотний характер. Дано теоретичний опис аномалій температурної та магнітопольової поведінки досліджених акустичних характеристик.

The influence of the external magnetic field on the Jahn–Teller phase transition at Тc ≈ 14 К is studied in the single crystal KDy(MоO₄)². At temperatures below Тc the essential change of the velocity and attenuation of acoustic modes of the crystal is discovered in the magnetic field, oriented along the [110] direction. Such a behavior of elastic characteristics is determined by the destruction of the antiferrodistorsive ordering, connected, in turn, with the ordering of the quadrupole orbital moments, charecteristic for the “orbital nematic”. The low temperature part of the H–T phase diagram for this direction of the field is restored. It is discovered that the critical temperature dependence on the field is nonmonotonic, i.e., the phase transition has the re-entrant character. Theoretical description of the observed anomalies of the temperature and magnetic field behavior of the acoustic characteristics is given.