NMR determination of noncollinear antiferromagnetic structure in TbCoGa

NMRによるTbCoGaにおけるノンコリニアーな反強磁性秩序構造の同定

徳永 陽  ; 齋藤 庸*; 酒井 宏典   ; 神戸 振作  ; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*; 川崎 裕*; 岸本 豊*

Tokunaga, Yo; Saito, Yo*; Sakai, Hironori; Kambe, Shinsaku; Sanada, Naoyuki*; Watanuki, Ryuta*; Suzuki, Kazuya*; Kawasaki, Yu*; Kishimoto, Yutaka*

本論文はTbCoGaにおいて特異な磁気構造が実現していることをGa核のNMR研究により明らかにしたものである。TbCoGaは単純な結晶構造にもかかわらず低温で非常に複雑な磁性を持ち、その起源として磁気双極子と電気四極子相互作用の競合という新規なメカニズムが提唱されていた。本研究によりこの物質の基底状態における磁気秩序構造が初めて明らかになった。同定された磁気構造は2つの波数ベクトルを持ったノンコリニアー型の構造であり、この特異な磁気構造はこの物質における複雑な電子間相互作用の存在を示している。本論文ではその起源の一つとして、上記の磁気双極子と電気四極子相互作用の競合に加え、TbGa正方格子内に内在する磁気的なフラストレーションの可能性を新たに指摘した。

We report NMR studies of TbCoGa, which has the tetragonal HoCoGa structure and exhibits two antiferromagnetic (AF) transitions at =36.2 K and =5.4 K. From a symmetry analysis of internal magnetic fields at orthorhombic Ga sites, we have successfully determined the magnetic structures in the AF-I () and AF-II () phases. The AF-I phase is a collinear AF order with a propagation vector and ordered moments parallel to the [001] direction. In the AF-II phase, on the other hand, we found a non-collinear AF structure described by double propagation vectors and , where the moments tilt away from the [001] direction toward [100], keeping a constant value along the [001] direction. In the context of these results we discuss the possible presence of magnetic frustration in this system.