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Magnetic properties of single crystalline YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$

YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$単結晶の磁性

吉井 賢資 ; 水牧 仁一朗*; 松本 圭右*; 森 茂生*; 遠藤 成輝; 齋藤 寛之; 松村 大樹  ; 神戸 高志*; 池田 直*

Yoshii, Kenji; Mizumaki, Masaichiro*; Matsumoto, Keisuke*; Mori, Shigeo*; Endo, Naruki; Saito, Hiroyuki; Matsumura, Daiju; Kambe, Takashi*; Ikeda, Naoshi*

マルチフェロイック物質YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$の単結晶試料について、その磁性を調べた。磁気転移温度は250Kと過去の報告値に近かった。また、c軸方向の磁化のほうが、ab軸方向のそれよりも10倍以上大きく、この物質の異方性が観測された。ab面内の磁化については、10K以下で、磁場中冷却した磁化が負となる現象が見られた。これは、磁化が外部磁場と逆向きに向いていることを示し、エネルギー的に不安定な特異現象である。Ybモーメントの磁化がFeのそれと逆に向いており、それが低温で増強されるためと考えた。磁気熱量効果の測定からは、エントロピー変化のピーク値は1Jkg$$^{-1}$$K$$^{-1}$$とあまり大きくないものの、ピーク幅100K程度の広い温度範囲で見られており、磁気冷凍に有利な性質であることがわかった。これは、この物質系特有の三角格子上の磁気フラストレーションに起因するものと考えられる。

We have investigated a single crystal of multiferroic YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$. Its magnetic transition temperature was 250 K. The magnetization along the c-axis was much larger than that within the ab plane, indicating the Ising character of this system. The field-cooled magnetization became negative below 10 K. This was explained in terms of an antiparallel coupling between Yb and Fe moments. Magnetocaloric effects were also observed. The change of entropy was found to show a broad peak with a width of 100 K, which is favorable to application.

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