Formation of gapless Z2 spin liquid phase manganites in the (Sm1–yGdy)0.55Sr0.45MnO3 system in zero magnetic field: Topological phase transitions to states with low and high density of 2D-vortex pairs induced by the magnetic field


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The evolution of the ground state of the manganese spin ensemble in the (Sm1–yGdy)0.55Sr0.45MnO3 in the case of isovalent substitution of rare-earth samarium ions with large radii with gadolinium ions with significantly smaller radii is studied. The measured temperature dependences of the ac magnetic susceptibility and the field dependences of the dc magnetizations are analyzed using the Heisenberg–Kitaev model describing the transition from the ordered spin state with classical isotropic AFM exchange to the frustrated spin state with quantum highly anisotropic FM exchange. A continuous transition from the 3D ferromagnetic state of manganese spins in the initial sample with y = 0 to zigzag AFM ordering of CE-type spins in ab planes for y = 0.5, coexisting in samples with y = 0.5, 0.6, and 0.7 at temperatures below TN ≅ 48.5 K with a disordered phase such as a quantum Griffiths phase is identified. As the gadolinium concentration further increases, the CE-type zigzag AFM structure is molten, which leads to the appearance of an unusual phase in Gd0.55Sr0.45MnO3 in the temperature range close to the absolute zero. This phase has characteristic features of a gapless Z2 quantum spin liquid in zero external magnetic field. The step changes in the magnetization isotherms measured at 4.2 K in the field range of ±75 kOe are explained by quantum phase transitions of the Z2 spin liquid to a phase with topological order in weak magnetic fields and a polarized phase in strong fields. The significant difference between critical fields and magnetization jumps in isotherms indicates the existence of hysteretic phenomena in quantum spin liquid magnetization–demagnetization processes caused by the difference between localization–delocalization of 2D vortex pairs induced by a magnetic field in a quantum spin liquid with disorder.

Об авторах

F. Bukhan’ko

Galkin Donetsk Physico-Technical Institute

Email: afbuhanko@mail.ru
Украина, ul. R. Luxemburg 72, Donetsk, 83114

A. Bukhan’ko

Galkin Donetsk Physico-Technical Institute

Автор, ответственный за переписку.
Email: afbuhanko@mail.ru
Украина, ul. R. Luxemburg 72, Donetsk, 83114

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2017

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».