Изучение магнитной фазовой диаграммы TlBa₂Ca₁₋xYxCu₂O₇ при помощи наблюдения ЭПР на Yb³⁺-зондах

Abstract

По данным ЭПР на ионах Yb³⁺ построена магнитная фазовая диаграмма системы TlBa₂(Ca₁₋xYx)₀,₉₈Yb₀,₀₂Cu₂O₇ (0 ≤ x ≤ 1). Она включает в себя состояния трехмерного антиферромагнитного (АФ) упорядочения, двух типов спинового стекла — кластерною и реализуемою только на АФ фоне и парамагнитное состояние с двумерными спиновыми корреляциями. Оценены внутри- и межплоскостные энергии Cu²⁺ —Cu²⁺ обменного взаимодействия (J|| ≈ 1200 К, J⟂ ≈ 0,4 К); константа косвенного обменного взаимодействия между локализованными дырками, осуществляемого посредством АФ упорядоченных ионов Cu²⁺ (Jr ≈ 670 К/дырка); критическая концентрация дырок, при которой разрушается дальний АФ порядок (δc ≈ 0,015 дырка/Cu); эффективные величины неупорядоченных магнитных моментов локализованной дырки µeffh ≈ 5µВ и иона Cu²⁺ µeffCu ≈ 0,7µ В в АФ состояниях.

По доданим ЕПР на іонах Yb³⁺ побудовано магнітну фазову діаграму системи TlBa₂(Ca₁₋xYx)₀,₉₈Yb₀,₀₂Cu₂O₇ (0 ≤ x ≤ 1). Вона містить у собі стани тривимірного антиферомагнітного (АФ) упорядкування, двох типів спінового скла - кластерного і реалізуємого тільки на АФ фоні та парамагнітний стан з двовимірними спіновими кореляціями. Оцінено внутрішньо- та міжплощинні енергії Cu²⁺ —Cu²⁺ обмінної взаємодії (J|| ≈ 1200 К, J⟂ ≈ 0,4 К); константу непрямої обмінної взаємодії між локалізованими дірками, яка відбувається за допомогою АФ упорядкованих іонів Cu²⁺ (Jr ≈ 670 К/дірка) критичну концентрацію дірок, при якій руйнується далекий АФ порядок (δc ≈ 0,015 дірка/Cu); ефективні величини невпорядкованих магнітних моментів локалізованої дірки µeffh ≈ 5µВ та іона Cu²⁺ µeffCu ≈ 0,7µ В в АФ станах.

A magnetic phase diagram (X,T) of the TlBa₂(Ca₁₋xYx)₀,₉₈Yb₀,₀₂Cu₂O₇ (0 ≤ x ≤ 1) system is constructed on the basis of theYb³⁺ ions ESR spectrum data. It consists of a three-dimensional (3D) antiferromagnetically (AF) ordered state, a paramagnetic state with two-dimensional spin correlations, and two types of spin glass states — a cluster-spin-glass state and a spin-glass-like state which is superimposed on the AF background. We obtained the estimates of the intra- and interplane Cu²⁺ —Cu²⁺ exchange interaction energies: J|| ≈ 1200 К, J⟂ ≈ 0.4 К; of the constant of indirect long-range superexchange interaction between localized holes realized through the AF ordered Cu²⁺ spin System: Jr ≈ 670 K/hole; of the critical hole concentration of the destruction of the 3D long range AF order: δc ≈ 0.015 hole/Cu of the effective values of disordered parts of the magnetic moment of Cu²⁺ ion and the magnetic moment of localized hole in the AF states: µeffCu ≈ 0,7µ В and µeffh ≈ 5µВ , respectively.