Исследование магнитных фазовых переходов при помощи ёмкостного магнитометра

Антиферромагнетик на треугольной решётке является хорошо известным примером системы с магнитной фрустрацией: на правильной треугольной решётке невозможно одновременно минимизировать все парные взаимодействия в коллинеарной антиферромагнитной структуре. В работе Ф. Андерсона (1973) предполагалось, что на треугольной решётке возникает полностью неупорядоченное спин-жидкостное состояние. Однако дальнейшие исследования показали, что в гейзнеберговском антиферромагнетике на треугольной решётке в нулевом магнитном поле реализуется неколлинеарная антиферромагнитная структура, в которой угол между соседними спинами равен 120°. Такой тип магнитного упорядочения наблюдался во многих реальных системах. Свойства антиферромагнетика на треугольной решётке в магнитном поле также оказываются необычными. Важными для выбора магнитной фазы оказываются квантовые и тепловые флуктуации. Ярким примером влияния флуктуаций является стабилизация коллинеарной фазы "плато намагниченности": в некотором интервале полей намагниченность антиферромагнетика остаётся равной одной трети от намагниченности насыщения, при этом намагниченности двух подрешёток направлены вдоль внешнего магнитного поля, а одной – против. Соединение RbFe(MoO4)2 является хорошо изученным примером антиферромагнетика на треугольной решётке. Для этого вещества упорядочение в 120°-структуру наблюдается при температурах ниже 4 К, а в полях порядка 4–7 Тл реализуется фаза "плато намагниченности". Целью данной работы является изучение устойчивости фазы "плато намагниченности" к случайному беспорядку в обменных связях. В работе Марьясина и Житомирского (2013) предсказано, что такой "вмороженный" беспорядок может подавлять эффект квантовых и тепловых флуктуаций и сокращать область коллинеарной фазы на фазовой диаграмме. Такой беспорядок может быть реализован в RbFe(MoO4)2 путём замещения доли ионов рубидия на ионы калия. В работе проведено экспериментальное исследование магнитных фазовых диаграмм соединений Rb(1-x)K(x)Fe(MoO4)2 с x = 0, 7.5%, 15% при температурах до 380 мК и магнитных полях до 12 Тл. Определённая в результате этих опытов фазовая диаграмма чистого соединения хорошо согласуется с литературными данными. У образцов с концентрациями примесей x = 7.5% и x = 15% наблюдались размытые фазовые переходы в коллинеарную фазу. При этом в образце с x = 7.5% фаза "плато намагниченности" наблюдалась вплоть до самых низких температур (0.38 К), а в образце с x = 15% ниже определённой температуры следов этой фазы не было обнаружено. Полученные результаты позволяют подтвердить гипотезу о подавлении индуцированной флуктуациями коллинеарной фазы в образце с созданным примесями беспорядком в обменных связях.