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Polarized neutron scattering study of the multiple order parameter system NdB$$_4$$

多重秩序変数系NdB$$_4$$の偏極中性子散乱による研究

目時 直人; 山内 宏樹; 松田 雅昌*; Fernandez-Baca, J. A.*; 綿貫 竜太*; 萩原 雅人*

Metoki, Naoto; Yamauchi, Hiroki; Matsuda, Masaaki*; Fernandez-Baca, J. A.*; Watanuki, Ryuta*; Hagiwara, Masato*

多重の秩序変数を伴うf電子系NdB$$_4$$の磁気構造を中性子偏極解析によって明らかにした。面内の磁気モーメントについては$$Gamma$$$$_{4}$$と呼ばれる、単位格子内の磁気モーメントが全て外側または内側に向いた構造を確認した。これは最近の我々の粉末回折の結果と一致する。一方、この構造にc軸モーメントの反強磁性ダイマー構造($$Gamma$$$$_{10}$$)が共存することが新たにわかり、粉末回折実験の解析の前提が崩れていることがわかった。またIII相及びIV相において(0.14,0.14,0.1)および(0.2,0,0.1)の波数を伴うインコメ相についても、c軸方向の磁気モーメントが変調していることを明らかにした。面内モーメントは主たる秩序変数として振る舞い、ランダウ理論を用いた解析によりc軸モーメントは誘起秩序変数として表されること、すなわち、高次の磁気的または多極子の相互作用に起因することがわかった。

Neutron polarization analysis has been carried out in order to clarify the magnetic structure of multiple order parameter $$f$$-electron system NdB$$_4$$. We confirmed the non-collinear "all-in all-out" structure ($$Gamma$$$$_{4}$$) of the in-plane moment. We found that the magnetic moment along the $$c$$-axis $$m_c$$ showed diagonally antiferromagnetic structure ($$Gamma_{10}$$). The unusual magnetic ordering is phenomenologically understood via Landau theory. We also found that a long-period incommensurate modulation of the ($$0,0,1/2$$) antiferromagnetic structure of $$m_c$$ with the propagation $$q_{s1}$$ = (0.14, 0.14, 0.1) and $$q_{s2}$$ = (0.2, 0, 0.1) in phase III and IV, respectively. It is clear that the multipole degree-of-freedom based on pseudo-quartet $$f$$-electron state play important role.

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分野:Materials Science, Multidisciplinary

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