12.07.2018

Forschung: Der Schlüssel zum Verständnis des Magnetismus im 5d4 Doppelperowskit Ba2YIrO6

fuchs © S. Fuchs fuchs © S. Fuchs

Typical ESR spectra of Ba2YIrO6 at a frequency of 9.56 GHz. Different contributions to the total magnetic response are clearly spectroscopically resolved. The triplet structure at the high-field side, labelled gright, corresponds to the Ir6+ (S = 3/2) species, the gmid signal corresponds to the Ir4+ (jeff = 3/2) defect sites, and the leftmost gleft signal is due to the radical centers localized at the structural imperfections.

fuchs

Typical ESR spectra of Ba2YIrO6 at a frequency of 9.56 GHz. Different contributions to the total magnetic response are clearly spectroscopically resolved. The triplet structure at the high-field side, labelled gright, corresponds to the Ir6+ (S = 3/2) species, the gmid signal corresponds to the Ir4+ (jeff = 3/2) defect sites, and the leftmost gleft signal is due to the radical centers localized at the structural imperfections. © S. Fuchs

Unsere Multifrequenz-Elektronenspinresonanz (ESR) -Experimente am pentavalenten Iridium-Doppelperowskit Ba2YIrO6 zeigen die Anwesenheit verschiedener paramagnetischer Zentren mit einer Gesamtkonzentration von etwa 4%. Ihre Herkunft kann eindeutig Defekten, genauer,  Ir6+ (S = 3/2) Positionen zugeordnet werden, die bei Temperaturen unter ~ 20 K deutliche magnetischen Wechselwirkung zeigen. Unsere Daten belegen somit, dass der Magnetismus des untersuchten Materials nur auf wenige Prozent magnetischer Defekte wie Ir4+ und Ir6+ zurückzuführen ist, während die regulären Ir5+ Stellen nichtmagnetisch bleiben. Diese experimentellen Ergebnisse stellen das Szenario des Zusammenbruchs der Spin-Bahn-gekoppelten Jeff-Zustände in den 5d4-Doppelperowskit-Iridaten und das Auftreten eines schwachen magnetischen Moments an den Ir5+ (5d4) -Momenten in Frage. Bemerkenswerterweise manifestieren die Ir6+ -Species magnetische Korrelationen in den ESR-Spektren bei T20 K, was die Bedeutung von langreichweitigen magnetischen Wechselwirkungen in 5d-Doppelperowskiten unterstreicht, die in neueren theoretischen Modellen vorgeschlagen wurden. Tatsächlich könnten sie sogar für die magnetische Ordnung irregulärer Ir-basierter Spinzentren in Ba2YIrO6 verantwortlich sein, wenn ihre Konzentration einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

S. Fuchs, T. Dey, G. Aslan-Cansever, A. Maljuk, S. Wurmehl, B. Büchner, V. Kataev,
Unraveling the nature of magnetism of the 5d4 double perovskite Ba2YIrO6,
Phys. Rev. Lett. 120, 237204 (2018) (arXiv)

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Kerstin Brankatschk
Letzte Änderung: 12.07.2018