Магнитный резонанс и спин-переориентационные переходы в мультиферроике Nd₀,₇₅Ho₀,₂₅Fe₃(BO₃)₄

Abstract

Представлены результаты экспериментальных исследований методом антиферромагнитного резонанса (АФМР) высокочастотных свойств мультиферроика Nd₀,₇₅Ho₀,₂₅Fe₃(BO₃)₄ в широком диапазоне частот и температур. Изучено влияние замещения ионов Nd³⁺ ионами Ho³⁺ на резонансные свойства твердого раствора Nd₀,₇₅Ho₀,₂₅Fe₃(BO₃)₄. Рассмотрены особенности индуцированных магнитным полем спинпереориентационных фазовых переходов для направлений H || с и H || а, при которых происходит изменение магнитной анизотропии системы — от анизотропии типа «легкая ось» к анизотропии «легкая плоскость». Обнаружены моды АФМР подсистемы Fe³⁺. Получена новая информация о важнейших характеристиках АФМ, включающая: частотно-полевые зависимости спектра АФМР, щели в спектре спиновых волн и величины эффективной магнитной анизотропии, поля спин-переориентационных переходов. Показано, что в этом магнетике преобладает «легкоплоскостная» анизотропия со слабой анизотропией внутри базисной плоскости. Впервые обнаружены особенности в спектрах АФМР, которые могут быть связаны с наличием пространственно модулированной спиновой структуры (несоизмеримая фаза) в АФМ Nd₀,₇₅Ho₀,₂₅Fe₃(BO₃)₄.

Представлено результати експериментальних вимірів методом антиферомагнітного резонансу (АФМР) високочастотних властивостей мультіфероїка Nd₀,₇₅Ho₀,₂₅Fe₃(BO₃)₄ в широкому діапазоні частот та температур. Досліджено вплив заміщення іонів Nd³⁺ іонами Ho³⁺ на резонансні властивості твердого розчину Nd₀,₇₅Ho₀,₂₅Fe₃(BO₃)₄. Розглянуто властивості індукованих магнітним полем спін-переорієнтаційних фазових переходів для напрямків H || с та H || а, при яких відбувається зміна магнітної анізотропії системи — від анізотропії типу «легка вісь» до анізотропії «легка площина». Виявлено моди АФМР підсистеми Fe³⁺. Одержано нову інформацію про головні характеристики АФМ, яка включає: частотно-польові залежності спектру АФМР, щілини в спектрі спінових коливань та величини ефективної магнитної анізотропії, поля спін-переорієнтаційних переходів. Показано, що в цьому магнетику переважає «легкоплощинна» анізотропія зі слабою анізотропією всередині площини. Вперше виявлено властивості в спектрах АФМР, які можуть бути пов’язані з наявністю просторово модульованної спінової структури (неспівмірна фаза) в АФМ Nd₀,₇₅Ho₀,₂₅Fe₃(BO₃)₄.

The experimental data on high frequency resonant properties of multiferroic Nd₀,₇₅Ho₀,₂₅Fe₃(BO₃)₄ investigated by the antiferromagnetic resonance method (AFMR) in wide frequency and temperature ranges are presented. The influence of substitution of Ho³⁺ ions for Nd³⁺ ones on resonant properties of Nd₀,₇₅Ho₀,₂₅Fe₃(BO₃)₄ solid solution was studied. The peculiarities of field-induced spin-reorientation phase transitions for directions H || с and H || а are considered. For these directions the magnetic anisotropy changes from “easy axies” anisotropy to “easy plane” one. The AFMR modes of the Fe³⁺ subsystem were revealed. New information about the main AFMR characteristics was obtained. It is shown that dominant in this compound is the “easy plane” anisotropy with a week anisotropy in the basal plane. It is for the first time that some specific features were observed in the AFMR spectra that were supposed to be due to a space-modulated spin structure (incommensurate phase) in the Nd₀,₇₅Ho₀,₂₅Fe₃(BO₃)₄.