Возвратный низкотемпературный фазовый переход в «орбитальном нематике»

Abstract

В монокристалле KDy(MоO₄)₂ изучено влияние внешнего магнитного поля на ян-теллеровский фазовый 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 an external magnetic field on the Jahn–Teller phase transition at Tc ≈ 14 K was studied in a KDy(MоO₄)₂ single crystal. At temperatures below Tc a significant change in the velocity and attenuation of the acoustic modes of the crystal was observed for the magnetic field oriented along the [110] direction. This behavior of the elastic characteristics occurs due to the destruction of the antiferrodistortive ordering, which is, in turn, coupled with the ordering of the quadrupole orbital moments, characteristic for an “orbital nematic.” The low-temperature region of the H–T phase diagram for this direction of the field was reconstructed. It was found that the magnetic field dependence of the critical temperature is nonmonotonic, i.e., the phase transition has the reentrant character. Theoretical description of the observed anomalies of the temperature and magnetic field behavior of the acoustic characteristics was given.