Pressure effects on quadrupolar and magnetic ordering in HoBC observed by single-crystal neutron diffraction

単結晶中性子回折で観測するHoBCの四極子秩序、及び、磁気秩序に対する圧力効果

山内 宏樹   ; 長壁 豊隆  ; 松岡 英一*; 小野寺 秀也*

Yamauchi, Hiroki; Osakabe, Toyotaka; Matsuoka, Eiichi*; Onodera, Hideya*

反強四極子(AFQ)秩序と反強磁性(AFM)秩序の競合的な共存を示す正方晶HoBCにおいて、高圧力下単結晶中性子回折実験を行った。まず、圧力の増加に伴ってNel温度が9.8GPaまで単調に上昇することを見いだした。一方、AFQ秩序転移温度は、圧力が増すにつれて徐々に下降し、約4GPaで消失することがわかった。これらのことは、圧力がAFM相互作用を増強すると同時にAFQ秩序を抑制するように働くことを示唆する。加圧による体積収縮は結晶の(B-C)層の局所歪みを抑制するように作用するので、圧力によるAFQ秩序の抑制は、AFQ秩序に伴う局所歪みの抑制を起因とする現象と考えられる。また、われわれは高圧実験に際して圧力誘起相の存在を新たに見いだした。圧力誘起相は、常圧相とは異なる反強磁性秩序相と考えられる。

High-pressure single-crystal neutron diffraction experiments were carried out on a tetragonal HoBC where the antiferroquadrupolar (AFQ) order coexists with the antiferromagnetic (AFM) order competitively. The transition temperature increases monotonically with increasing pressure up to 9.8 GPa, whereas decreases and vanishes at approximately 4 GPa as pressure increases, indicating that applying pressure enhances the AFM interaction and simultaneously suppresses the AFQ order. We presume that the volume shrinkage by applying pressure constrains the local atomic displacement of (B-C) layers and leads to the suppression of the AFQ order. We additionally found pressure-induced phases where the ordered state was considered to be antiferromagnetic.