Feldinduzierte magnetische Zustände in Holmiumtetraborid

Eine Studie über die Nullfeld- und feldinduzierten magnetischen Zustände des frustrierten seltenen Erdtetraborids HoB₄ wurde unter Verwendung von Einzelkristall-Neutronenbeugung ergänzt durch Magnetisierungsmessungen durchgeführt. Im Nullfeld zeigt HoB₄ magnetische Phasenübergänge bei T₍₁=7,1 K zu einem inkommensuraten Zustand mit einem Propagierungsvektor (, , ^'), wobei =0,02 und ^'=0,43 und bei T₍₂=5,7 K zu einer nichtkollinearen kommensuraten antiferromagnetischen Struktur. Polarized Neutronenbeugungsmessungen im Nullfeld haben gezeigt, dass die inkommensuraten Reflexionen, obwohl stark in der Intensität reduziert, bis hinunter zu 1,5 K trotz antiferromagnetischer Ordnung bei 5,7 K bestehen bleiben. Bei tieferen Temperaturen stellt die Anwendung eines magnetischen Feldes entlang der c-Achse zunächst die inkommensurate Phase als dominierenden magnetischen Zustand in einem engen Feldbereich wieder her, kurz bevor HoB₄ mit einer up-up-down ferrimagnetischen Struktur geordnet wird, die durch die Reflexionen vom Typ (h0. 16em{0ex}k0. 16em{0ex}13) zwischen 18 und 24 kOe gekennzeichnet ist. Dieser Feldbereich ist durch das zuvor berichtete M/Mₒ₀ₓ=13 Magnetisierungsplateau gekennzeichnet, das wir auch in unseren Magnetisierungsmessungen sehen. Der Bereich zwischen 21 und 33 kOe ist durch den Anstieg der Intensität der antiferromagnetischen Reflexionen, wie (100), charakterisiert, deren Maximum mit dem Erscheinen des engen Magnetisierungsplateaus mit M/Mₒ₀ₓ=35 übereinstimmt. Eine weiter steigende magnetische Feldstärke führt zur Stabilisierung eines polarisierten Zustands über 33 kOe, während die inkommensuraten Reflexionen in allen Feldern bis zu 59 kOe deutlich vorhanden sind. Wir schlagen das H-T Phasendiagramm von HoB₄ für das H vor, das sowohl stationäre als auch transitorische magnetische Phasen umfasst, die sich überschneiden und eine signifikante Geschichtsebene aufweisen.