Magnetic properties and magnetic structure of the frustrated quasi-one-dimensional antiferromagnet SrCuTe2O6

Abstract

Magnetic properties of the S = 1/2 Cu2+ antiferromagnet SrCuTe2O6 have been studied using magnetization measurements and neutron scattering. Magnetic susceptibility measurements on single­crystal SrCuTe2O6 with an applied magnetic field along three inequivalent high symmetry directions [100], [110], and [111] of the cubic system reveal weak magnetic anisotropy and show broad maximum peaks around 30 K. The fits of the magnetic susceptibility to the result from a quantum Monte Carlo simulation on the Heisenberg J3 spin­chain model yield the intra­chain interaction (J3/kB ) between 50.12(7) K and 52.5(2) K with about the same g­factor of 2.2. Moreover, the single­crystal magnetic phase diagrams of SrCuTe2O6 have been proposed at the low temperature for magnetic field along [100], [110], and [111]. Single­crystal neutron diffraction unveils the magnetic ordered transition as evidenced by the magnetic Bragg intensity at TN1 = 5.25(9) K. Based on the irreducible representation theory and the magnetic space group analysis of powder and single­crystal neutron diffraction data, the magnetic structure in the Shubnikov space group P4132 is proposed with the measured order moment of 0.52(6) µB.

สมบัติทางแม่เหล็กของแอนทิเฟอร์โรแมกเน็ตของ Cu 2+ สปิน 1/2 ใน SrCuTe 2​ O 6​ ได้ถูกศึกษาโดยใช้การวัดค่าความเป็นแม่เหล็กและการกระเจิงของนิวตรอน ในการวัดค่าสภาพรับไว้ได้ทางแม่เหล็กของผลึกเดี่ยว SrCuTe 2​ O 6​ ภายใต้สนามแม่เหล็กในสามทิศทางที่มีความสมมาตรสูงซึ่งไม่เกี่ยวเนื่องกัน [100], [110] และ [111] ในระบบคิวบิกแสดงถึงคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ไม่เท่ากันในทุกทิศทางแบบอ่อนและพบยอดของกราฟที่มีความกว้างมากที่สุดที่ 30 K การวิเคราะห์ค่าสภาพรับไว้ได้ทางแม่เหล็กด้วยแบบจำลองควอนตัมมอนติคาร์โลบนรูปแบบการจำลอง J 3​ ของสปินห่วงโซ่ไฮเซนเบิร์ก ให้ผลการคำนวณอันตรกิริยาระหว่างห่วงโซ่ (J 3​ /kB​ ) มีค่าระหว่าง 50.12(7) K และ 52.5(2) K พร้อมด้วยค่า g-factor 2.2 นอกจากนี้ยังได้นำเสนอแผนภาพสถานะทางแม่เหล็กของผลึกเดี่ยว SrCuTe 2​O6​ ที่อุณหภูมิต่ำในทิศทางสนามแม่เหล็ก [100], [110] และ [111] การแทรกสอดด้วยนิวตรอนของผลึกเดี่ยวแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนสถานะสู่ระเบียบทางแม่เหล็กตามหลักฐานของความเข้มทางแม่เหล็กของแบรกก์ที่ T N1​ = 5.25(9) K ตามทฤษฎีของตัวแทนที่ลดทอนไม่ได้และการวิเคราะห์กลุ่มปริภูมิแม่เหล็กของผลการแทรกสอดด้วยนิวตรอนในสารแบบผงและผลึกเดี่ยว โครงสร้างทางแม่เหล็กใน Shubnikov กลุ่มปริภูมิ P4 1​ 32 ได้ถูกนำเสนอพร้อมด้วยค่าที่วัดได้ของโมเมนต์แม่เหล็กขนาด 0.52(6) μB​