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Incommensurate-to-commensurate magnetic phase transition in SmIn$$_3$$ observed by muon spin relaxation

ミュオンスピン緩和法により観測されたSmIn$$_3$$における非整合-整合磁気相転移

伊藤 孝; 髭本 亘; 二宮 和彦; Luetkens, H.*; 菅井 孝志; 芳賀 芳範; 鈴木 博之*

Ito, Takashi; Higemoto, Wataru; Ninomiya, Kazuhiko; Luetkens, H.*; Sugai, Takashi; Haga, Yoshinori; Suzuki, Hiroyuki*

立方晶$$Gamma_8$$基底SmIn$$_3$$における磁化率及びミュオンスピン緩和($$mu$$SR)の測定結果を報告する。磁化率には$$T_{rm I}sim$$16.5K, $$T_{rm II}sim$$15.1K、及び$$T_{rm III}sim$$14.7Kにおいて逐次相転移に対応する異常が観測された。零磁場における$$mu$$SR測定の結果は、$$T_{rm I}$$直下から静的局所磁場が発達していることを示しており、これによりすべての秩序相が磁気的な秩序変数を持つことが明らかになった。これは既存のモデル($$T_{rm II}<T<T_{rm I}$$における純粋な四極子秩序)を覆す結果である。逐次相転移に伴う局所磁場分布の変化より、$$T_{rm II}$$において非整合から整合構造を持つ反強磁性磁気秩序状態への相転移が起きていることが示唆される。低温における局所磁場分布に基づき、基底状態の磁気構造とそれに対する多極子相互作用の重要性について論じる。

Magnetic susceptibility $$chi$$ and muon spin relaxation ($$mu$$SR) measurements are reported on SmIn$$_3$$ with a $$Gamma_8$$ ground state. Anomalies corresponding to successive phase transitions were observed in $$chi$$ at $$T_{rm I}sim$$16.5 K, $$T_{rm II}sim$$15.1 K, and $$T_{rm III}sim$$14.7 K. A spontaneous local magnetic field was detected below $$T_{rm I}$$ using the $$mu$$SR technique on the contrary to a pure quadrupolar ordering scenario proposed in the phase between $$T_{rm I}$$ and $$T_{rm II}$$. This result clearly indicates that the primary order parameters in all the ordered phases are magnetic. The local field distribution changes at around $$T_{rm II}$$ from a continuous broad one to a sharp one with decreasing temperature, suggesting that an incommensurate to commensurate magnetic phase transition takes place at this temperature. A possible magnetic structure in the ground state and importance of multipolar interactions are discussed.

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分野:Physics, Multidisciplinary

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