Magnetic ordering and spin dynamics in potassium jarosite; A Heisenberg kagom lattice antiferromagnet

ハイゼンベルグかごめ格子反強磁性体ポタシウムジャロサイトにおける磁気秩序とスピンダイナミクス

西山 昌秀*; 前川 覚*; 稲見 俊哉; 岡 与志男*

Nishiyama, Masahide*; Maegawa, Satoru*; Inami, Toshiya; Oka, Yoshio*

ハイゼンベルグかごめ格子反強磁性体であるポタシウムジャロサイトのスピンダイナミクスをNMRで調べた。秩序相でのスピン格子緩和時間は温度の低下とともに急速に減少し、これは、15Kのエネルギーギャップを持ったスピン波の2マグノンプロセスでよく説明できる。また副格子磁化の温度依存性もスピン波の存在を支持する。これらの結果はフラストレートした古典カゴメ格子反強磁性体の低エネルギー励起がスピン波で記述できるという初めての実験的証拠である。われわれは一イオン性異方性をいれたq=0構造でのスピン波を計算し、ハイゼンベルグかごめ格子反強磁性体のスピン揺らぎの特徴に付いて議論する。

The spin dynamics of the Heisenberg kagom lattice antiferromagnet, potassium jarosite KFe(OH)(SO), have been investigated by means of NMR. The spin-lattice relaxation rate, 1/, in the ordered phase decreases sharply with lowering temperature. The experimental rate is well explained by the two-magnon process of the spin waves having an energy gap of 15 K. The temperature dependence of the sublattice magnetization also supports the existence of the spin wave. These are the first experimental evidence that the low-energy excitation in the frustrated classical kagom lattice antiferromagnet is described by the spin wave. We calculate the spin wave in the q = 0 type 120 spin structure with weak single-ion-type anisotropy, and discuss the characteristics of the spin fluctuations in the Heisenberg kagom lattice antiferromagnet.