Локальная магнитная анизотропия редкоземельных элементов в железосодержащих оксипниктидах RFeAsO (R = Сe, Nd, Sm)

Abstract

Приведено детальное исследование локальной магнитной анизотропии редкоземельных ионов в соединениях RFeAsO (R = Сe, Nd, Sm). Методом модифицированной теории кристаллического поля рассчитаны энергетические уровни редкоземельных ионов и значения g-факторов; построены температурные зависимости компонент магнитной восприимчивости и константы анизотропии 4-го порядка. Предложена методика определения «легкого» направления магнитного момента. Расчеты показали, что «легкими» направлениями магнитных моментов ионов Ce³⁺ и Nd³⁺ в ортофазе являются оси [100] и [010] соответственно, в тетрафазе ось [110] является «легкой» для обоих ионов. В случае Sm³⁺ «легким» направлением является ось [001] вне зависимости от симметрии фазы.

Наведено детальне дослідження локальної магнітної анізотропії рідкісноземельних іонів в сполуках RFeAsO (R = Сe, Nd, Sm). Методом модифікованої теорії кристалічного поля розраховано енергетичні рівні рідкісноземельних іонів та значення g-факторів; побудовано температурні залежності компонент магнітної сприйнятливості і константи анізотропії 4-го порядку. Запропоновано методику визначення «легкого» напрямку магнітного моменту. Розрахунки показали, що «легкими» напрямками магнітних моментів іонів Ce³⁺ та Nd³⁺ в ортофазі є вісі [100] та [010] відповідно, у тетрафазі вісь [110] є «легкою» для обох іонів. У разі іону Sm³⁺ «легким» напрямком є вісь [001] незалежно від симетрії фази

We report a detailed study of the single-ion magnetic anisotropy of the rare-earth ions in the RFeAsO (R = Сe, Nd, Sm). Energy levels and g-factor values, temperature dependences of magnetic susceptibility components and fourth-order anisotropy constant were calculated by modified crystal field approach. A method for determining the single-ion easy direction has been proposed. It was shown, that the Се³⁺ and Nd³⁺ ions easy directions in orthorhombic phase are [100] and [010], correspondently. In tetragonal phase the easy direction is [110] for the both ions. In the case of the Sm³⁺ ion the easy direction is [001] irrespectively to the phase symmetry