Journal of Experimental and Theoretical PhysicsJournal of Experimental and Theoretical Physics0044-45103034-641XRussian Academy of Science10.7868/S3034641X25110075Влияние внешнего магнитного поля на динамические и статические свойства анизотропного негейзенберговского магнетика со спином = 1Влияние внешнего магнитного поля на динамические и статические свойства анизотропного негейзенберговского магнетика со спином = 1KosmacevO.A.КосмачевО.А. kosmacev_oa_noemail@ras.ruFadeevaE.O.ФадееваЕ.О. fadeeva_eo_noemail@ras.ruFridmanU.A.ФридманЮ.А. fridman_ua_noemail@ras.ruAryginaE.A.ЯрыгинаЕ.А. arygina_ea_noemail@ras.ruКрымский Федеральный Университет им. В. И. ВернадскогоКрымский Федеральный Университет им. В. И. ВернадскогоКрымский Федеральный Университет им. В. И. ВернадскогоКрымский Федеральный Университет им. В. И. ВернадскогоКрымский Федеральный Университет им. В. И. ВернадскогоКрымский Федеральный Университет им. В. И. ВернадскогоКрымский Федеральный Университет им. В. И. ВернадскогоКрымский Федеральный Университет им. В. И. Вернадского010520251685666675

Изучено поведение негейзенберговского магнетика с одноионной анизотропией «легкая плоскость» во внешнем магнитном поле, перпендикулярном базисной плоскости. Установлено, что при наличии большого биквадратичного обменного взаимодействия конкуренция одноионной анизотропии и внешнего магнитного поля приводит к образованию «угловой слабо намагниченной» фазы с ненулевым средним магнитным моментом. Показано, что в зависимости от соотношения материальных параметров в системе кроме угловой слабо намагниченной фазы реализуются парамагнитная фаза (при больших значениях магнитного поля) и квадрупольная фаза (при больших значениях константы одноионной анизотропии). Анализ свободной энергии и спектров элементарных возбуждений позволяет построить фазовую диаграмму исследуемой системы и установить тип фазовых переходов.

Изучено поведение негейзенберговского магнетика с одноионной анизотропией «легкая плоскость» во внешнем магнитном поле, перпендикулярном базисной плоскости. Установлено, что при наличии большого биквадратичного обменного взаимодействия конкуренция одноионной анизотропии и внешнего магнитного поля приводит к образованию «угловой слабо намагниченной» фазы с ненулевым средним магнитным моментом. Показано, что в зависимости от соотношения материальных параметров в системе кроме угловой слабо намагниченной фазы реализуются парамагнитная фаза (при больших значениях магнитного поля) и квадрупольная фаза (при больших значениях константы одноионной анизотропии). Анализ свободной энергии и спектров элементарных возбуждений позволяет построить фазовую диаграмму исследуемой системы и установить тип фазовых переходов.

А. Ф. Андреев, В. И. Марченко, УФН 130, 39 (1980).А. Ф. Андреев, И. А. Грищук, ЖЭТФ 87, 467 (1984) [А. F. Andreev and I. A. Grischuk, Sov. Phys. JETP 60, 267 (1984)].L. E. Svistov, T. Fujita, H. Yamaguchi, S. Kimura, K. Omura, A. Prokofiev, A. I. Smirnov, Z. Honda, and M. Hagiwara, Pis'ma v ZhETF 93, 24 (2011), DOI: 10.1134/S0021364011010073.M. E. Zhitomirsky and H. Tsunetsugu, EPL 92, 37001 (2010), DOI: 10.1209/0295-5075/92/37001.P. Chandra and P. Coleman, Phys. Rev. Lett. 66, 100 (1991), DOI: 10.1103/PhysRevLett.66.100.A. V. Chubukov, Phys. Rev. B 44, 4693 (1991), DOI: 10.1103/PhysRevB.44.4693.V. M. Matveev, Sov. Phys. JETP 38, 813 (1974).F. Michaud, F. Vernay, and F. Mila, Phys. Rev. B 84, 184424 (2011), DOI: 10.1103/PhysRevB.84.184424.B. A. Ivanov and A. K. Kolezhuk, Phys. Rev. B 68, 052401 (2003), DOI: 10.1103/PhysRevB.68.052401.А. М. Переломов, УФН 123, 23 (1977) @@ A. M. Perelomov, Phys.-Uspekhi 20, 703 (1977), DOI: 10.1070/PU1977v020n09ABEH005459.N. Papanikolaou, Nucl. Phys. B 305, 367 (1988), DOI: 0169-6823/88/03.50.Yu. A. Fridman, O. A. Kosmachev, and Ph. N. Klevets, J. Magn. Magn. Mater. 325, 125 (2013), DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.08.027.Yu. A. Fridman, O. A. Kosmachev, A. K. Kolezhuk, and B. A. Ivanov, Phys. Rev. Lett. 106, 097202 (2011), DOI: 10.1103/PhysRevLett.106.097202.O. A. Космачев, Ю. А. Фридман, Е. Г. Галкина, Б. А. Иванов, ЖЭТФ 147, 320 (2015) @@ O. A. Kosmachev, Yu. A. Fridman, E. G. Galkina, and B. A. Ivanov, JETP 120, 281 (2015), DOI: 10.1134/S1063776115010021.O. A. Космачев, Ю. А. Фридман, Б. А. Иванов, Письма в ЖЭТФ 105, 444 (2017) @@ O. A. Kosmachev, Yu. A. Fridman, and B. A. Ivanov, JETP Lett. 105, 453 (2017), DOI: 10.7868/S0370274X17070074.E. G. Galkina, B. A. Ivanov, O. A. Kosmachev, and Yu. A. Fridman, Low Temp. Phys. 41, 382 (2015), DOI: 10.1063/1.4921470.A. Lauchli, F. Mila, and K. Penc, Phys. Rev. Lett. 97, 087205 (2006), DOI: 10.1103/PhysRevLett.97.087205.A. Smerald and N. Shannon, Phys. Rev. B 88, 184430 (2013), DOI: 10.1103/PhysRevB.88.184430.Е. И. Нагаев, , Наука, Москва (1988).A. A. Zvyagin and V. V. Slavin, Phys. Rev. B 106, 054429 (2022), DOI: 10.1103/PhysRevB.106.054429.Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, , под ред. Е. М. Лифшица, Л. П. Питаевского, Наука, Москва (1982).А. И. Ахизер, В. Г. Барьяхтар, С. В. Пелетминский, , Наука, Москва (1967).Жен П. де, , Мир, Москва (1977).E. Fradkin, S. A. Kivelson, M. J. Lawler, J. P. Eisenstein, and A. P. Mackenzie, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 1, 153 (2010).J.-H. Chu, H.-H. Kuo, J. G. Analytis, and I. R. Fisher, Science 337, 710 (2012), DOI: 10.1126/science.1221713.R. M. Fernandes, A. V. Chubukov, and J. Schmalian, Nat. Phys. 10, 97 (2014), DOI: 10.1038/nphys2877.A. A. Zvyagin, V. V. Slavin, and G. A. Zvyagina, Phys. Rev. B 107, 134421 (2023), DOI: 10.1103/PhysRevB.107.134421.S. Jiang, J. Romhanyi, S. R. White, M. E. Zhitomirsky, and A. L. Chernyshev, Phys. Rev. Lett. 130, 116701 (2023), DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.116701.F. Mila, Physics 10, 64 (2017).R. Nath, A. A. Tsirlin, H. Rosner, and C. Geibel, Phys. Rev. B 78, 064422 (2008), DOI: 10.1103/PhysRevB.78.064422.M. Yoshida, K. Nawa, H. Ishikawa, M. Takigawa, M. Jeong, S. Kranmer, M. Horvatic, C. Berthier, K. Matsui, T. Goto, S. Kimura, T. Sasaki, J. Yamaura, H. Yoshida, Y. Okamoto, and Z. Hiroi, Phys. Rev. B 96, 180413(R) (2017), DOI: 10.1103/PhysRevB.96.180413.A. Orlova, E. L. Green, J. M. Law, D. I. Gorbunov, G. Chanda, S. Kranmer, M. Horvatic, R. K. Kremer, J. Wosnitza, and G. L. J. A. Rikken, Phys. Rev. Lett. 118, 247201 (2017), DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.247201.K. Y. Povarov, V. K. Bhartiya, Z. Yan, and A. Zheludev, Phys. Rev. B 99, 024413 (2019), DOI: 10.1103/PhysRevB.99.024413.V. K. Bhartiya, K. Y. Povarov, D. Blosser, S. Bettler, Z. Yan, S. Gvasaliya, S. Raymond, E. Ressouche, K. Beauvois, J. Xu, F. Yokaichiya, and A. Zheludev, Phys. Rev. Research 1, 033078 (2019), DOI: 10.1103/PhysRevResearch.1.033078.F. Landolt, S. Bettler, Z. Yan, S. Gvasaliya, A. Zheludev, S. Mishra, I. Sheikin, S. Kramer, M. Horvatic, A. Gazizulina, and O. Prokhnenko, Phys. Rev. B 102, 094414 (2020), DOI: 10.1103/PhysRevB.102.094414.K. M. Ranjith, F. Landolt, S. Raymond, A. Zheludev, and M. Horvatic, Phys. Rev. B 105, 134429 (2022), DOI: 10.1103/PhysRevB.105.134429.D. Flavian, S. Hayashida, L. Huberich, D. Blosser, K. Y. Povarov, Z. Yan, S. Gvasaliya, and A. Zheludev, Phys. Rev. B 101, 224408 (2020), DOI: 10.1103/PhysRevB.101.224408.J. A. M. Huhtamaki, T. P. Simula, M. Kobayashi, and K. Machida, Phys. Rev. A, 80, 051601(R) (2009), DOI: 10.1103/PhysRevA.80.051601.O. Morsch and M. Oberthaler, Rev. Mod. Phys. 78, 179 (2006), DOI: 10.1103/RevModPhys.78.179.F. Zhou and M. Snoek, Ann. Phys. 308, 692 (2003), DOI: 10.1016/j.aop.2003.08.009.M. Gen, T. Nomura, D. I. Gorbunov, S. Yasin, P. T. Cong, C. Dong, Y. Kohama, E. L. Green, J. M. Law, M. S. Henriques, J. Wosnitza, A. A. Zvyagin, V. O. Cheranovskii, R. K. Kremer, and S. Zherlitsyn, Phys. Rev. Research 1, 033065 (2019), 10.1103/PhysRevResearch.1.033065.M. Blume and Y. Y. Hsieh, J. Appl. Phys. 40, 1249 (1969), DOI: 10.1063/1.1657616.E. G. Galkina, B. A. Ivanov, and V. I. Butrim, Low Temp. Phys. 40, 635 (2014), DOI: 10.1063/1.4890989.J. Stenger, S. Inouye, D. M. Stamper-Kurn, H.-J. Miesner, A. P. Chikkatur, and W. Ketterle, Nature 396, 345 (1998), DOI: 10.1038/24567.E. Demler and F. Zhou, Phys. Rev. Lett. 88, 163001 (2002), DOI: 10.1103/PhysRevLett.88.163001.H. H. Chen and P. M. Levy, Phys. Rev. B 7, 4267 (1973), DOI: 10.1103/PhysRevB.7.4267.В. М. Калита, В. М. Локтев, ФТТ 45, 1450 (2003) [V. M. Kalita and V. M. Loktev, Phys. Solid State 45, 1523 (2003)], DOI: 10.1134/1.1602891.Yu. A. Fridman and O. A. Kosmachev, J. Magn. Magn. Mater. 236, 272 (2001), DOI: 10.1016/S0304-8853(01)00464-4.В. П. Дьяконов, Е. Е. Зобов, Ф. П. Онуфриева и др. ЖЭТФ 93, 1775 (1987) [V. P. D'yakonov, E. E. Zubov, F. P. Onufrieva et al., Sov. Phys. JETP 66, 1013 (1987)], DOI: 0038-5646/87/111013-0804.00.V. M. Kalita and V. M. Loktev, Low Temp. Phys. 28, 883 (2002).V. M. Loktev and V. S. Ostrovski, Low Temp. Phys. 20, 775 (1994).Б. А. Иванов, Р. С. Химпн, ЖЭТФ 131, 343 (2007) @@ B. A. Ivanov and R. S. Khymyn, JETP 104, 307 (2007).E. G. Galkina, V. I. Butrim, Yu. A. Fridman, B. A. Ivanov, and F. Nori, Phys. Rev. B, 88, 144420 (2013), DOI: 10.1103/PhysRevB.88.144420.F. P. Onufrieva, ZhETF 80, 2372 (1981).S. G. Ovchinnikov and T. A. Val'kova, Solid State Commun. 54, 509 (1985).F. P. Onufrieva, ZhETF 94, 232 (1988).T. Moriya, Phys. Rev. 117, 635 (1960), DOI: 10.1103/PhysRev.117.635.V. S. Ostrovskii, Sov. Phys. JETP 64, 999 (1986).B. A. Ivanov, A. N. Kichizhiev, and Yu. N. Mitsay, Sov. Phys. JETP 75, 329 (1992), DOI: 0038-5646/92/080329-0905.00.Ya. Yu. Matyunina, O. A. Kosmachev, and Yu. A. Fridman, Phys. Met. Metallogr. 125, 463 (2024), DOI: 10.1134/S0031918X24600064.S. Bhattacharjee, V. B. Shenoy, and T. Senthil, Phys. Rev. B 74, 092406 (2006), DOI: 10.1103/PhysRevB.74.092406.S. Chattopadhyay, B. Lenz, S. Kanungo, Sushila, S. K. Panda, S. Biermann, W. Schnelle, K. Manna, R. Kataria, M. Uhlarz, Y. Skourski, S. A. Zvyagin, A. Ponomaryov, T. Herrmannsdorfer, R. Patra, and J. Wosnitza, Phys. Rev. B 100, 094427 (2019), DOI: 10.1103/PhysRevB.100.094427.I. Rabuffo, L. De Cesare, A. Caramico D'Auria, and M. T. Mercaldo, Eur. Phys. J. B 83, 371 (2011).K. Stevens, Proc. Phys. Soc. A 65, 209 (1952).V. V. Valkov, Teor. Mat. Fiz. 76, 143 (1988).Р. О. Зайцев, ЖЭТФ 68, 207 (1975).A. K. Kolezhuk and T. Vekua, Phys. Rev. B 83, 014418 (2011), DOI: 10.1103/PhysRevB.83.014418.S. L. Ginzburg, Fiz. Tverd. Tela 12, 1805 (1970).В. В. Вальков, С. Г. Овчинников, , Наука, Новосибирск (2001).В. Г. Барьяхтар, В. Н. Криворучко, Д. А. Яблонский, , Наукова Думка, Киев (1984).В. Г. Вакс, А. И. Ларкин, С. А. Пикин, ЖЭТФ 53, 1089 (1968) @@ V. G. Vaks, A. I. Larkin, and S. A. Pikin, Sov. Phys. JETP 26, 647 (1968).