Published October 2004 | Version v1
Journal article

Antiferromagnetic resonance and phase diagrams of gadolinium ferroborate GdFe3(BO3)4

  • 1. SO RAN, Inst. Fiziki im. L.V. Kirenskogo, Krasnoyarsk (Russian Federation)

Description

The antiferromagnetic resonance in the monocrystals of the GdFe3(BO3)4 rhombohedral gadolinium ferroborate is studied. The frequency-field dependences of the antiferromagnetic resonance within the frequency range of 26-70 GHz and temperature dependences of the resonance parameters for the magnetic field oriented along the crystal axis and in the base plane are investigated. It is established that at the T = 38 K there takes place the ordering of the iron subsystem which may be presented as the two-sublattice antiferromagnetic with the anisotropy of the light plane type. Strong effect on the anisotropic properties of the gadolinium subsystem crystal having the opposite anisotropy sign is identified at the temperature below 20 K. This effect at T = 10 K results in the spontaneous spin-reorientation transition from the light-plane to the light-axis state. Transitions between the states induced by the magnetic field are identified below 10 K. The experimental phase diagrams are plotted on the temperature-magnetic field plane for the fields oriented along the crystal axis and in the base plane. The transitions critical fields coinciding well with the experimental values measured at T 4.2 K for both field orientations are calculated within the simple model frames

Abstract (Russian)

Исследован антиферромагнитный резонанс в монокристаллах ромбоэдрического гадолиниевого ферробората GdFe3(BO3)4. Исследованы частотно-полевые зависимости антиферромагнитного резонанса в диапазоне частот 26-70 ГГц и температурные зависимости резонансных параметров для магнитного поля, ориентированного вдоль оси кристалла и в базисной плоскости. Установлено, что при Т = 38 К происходит упорядочение подсистемы железа, которую можно представить как двухподрешеточный антиферромагнетик с анизотропией типа легкая плоскость. При температуре ниже 20 К обнаружено сильное влияние на анизотропные свойства кристалла гадолиниевой подсистемы, имеющей противоположный знак анизотропии. В результате этого влияния при Т = 10 К происходит спонтанный спин-переориентационный переход из легкоплоскостного в легкоосное состояние. Ниже 10 К обнаружены индуцированные магнитным полем переходы между состояниями. Построены экспериментальные фазовые диаграммы на плоскости температура-магнитное поле для полей, ориентированных вдоль оси кристалла и в базисной плоскости. В рамках простой модели вычислены критические поля переходов, хорошо совпадающие с экспериментальными значениями, измеренными при Т = 4.2 К для обеих ориентаций поля

Additional details

Additional titles

Original title (Russian)
Антиферромагнитный резонанс и фазовые диаграммы гадолиниевого ферробората GdFe

Publishing Information

Journal Title
Zhurnal Ehksperimental'noj i Teoreticheskoj Fiziki
Journal Volume
126
Journal Issue
4
Journal Page Range
p. 887-897
ISSN
0044-4510
CODEN
ZETFA7

Optional Information

Notes
16 refs., 9 figs.