Non-collinear antiferromagnetic structure in TbCoGa

TbCoGaで見つかったノンコリニアー型反強磁性秩序

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*

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る。本研究ではGa核のNMR測定から秩序相における内部磁場の大きさと方向を決定し、群論的考察から低温での特異な磁気構造を同定することに初めて成功した。NMRで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反強磁性構造であり、このような特異な磁気構造は通常、幾何学的なフラストレーションを持つ系において出現する。しかしこの物質では本来幾何学的なフラストレーションは存在しない。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。講演では同じ局在f電子系の化合物であるUPdのNMR研究の結果についても報告する予定である。

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 analysis of the internal fields at Ga sites, we have determined the magnetic structures of the AF-I () and the AF-II () phases. The AF-I phase is a collinear AF order with the propagation vector q=[1/2, 0, 1/2] and with ordered moments parallel to the c axis. This is in accordance with the neutron diffraction measurements. In the AF-II phase, on the other hand, we found a non-collinear AF structure described with double propagation vectors =[1/2, 0, 1/2] and =[0, 1/2, 1/2]. Interestingly, the NMR reveals that the c component of the Tb moments does not change value between the AF-I and the AF-II phases, even though an a component is newly developed in the AF-II phase.