Study of spin-waves in the triangular lattice antiferromagnetic systems

Abstract

Náplní této práce je měřením spinových vln na antiferomagnetických trojúhelníkových mřížkách. Byly úspěšně připraveny monokrystalické vzorky Na2BaMn(PO4)2 a magnetické vlastnosti tohoto systému byly zkoumány pomocí měrné tepelné kapacity v magnetickém poli aplikovaném v rovině ab a podél osy c. Tyto měření odhalila bohatý magnetický fázový diagram s novou fází, která by mohla být vysoce exotickou fází Vortex crystal. Dodatečné měření nepružného neutronového rozptylu na tomto systému bylo možné provést díky vývoji a zdokonalení nové experimentální techniky nazývané Automatic Laue Sample Aligner (ALSA). Po několika testech a vylepšeních jsme použili tento přístroj k automatickému uspořádání stovek krystalů s hmotnosti miligramů tak, aby vytvořily dostatečně velký vzorek. Tento inovativní přístup vedl k impozantní mozaicitě vzorku kolem 2ř a tím k velmi citlivé nepružné studii neutronů provedené na IN12 v Institutu Laue- Langevin. To nám umožnilo určit propagační vektorv základním stavu při 55 mK jako k = (1/3,1/3,±0.181(4)). Kromě toho byly spinové vlny měřeny ve zcela polarizovaném stavu v magnetickém poli 10 T, odhalující disperzi magnonů v Na2BaMn(PO4)2.

The content of this work is a measurement of spin waves in triangular lattice antiferromagnets. Single crystals of Na2BaMn(PO4)2 were successfully grown and the magnetic properties of this system were initially studied by the specific heat with applied magnetic field along ab and c axis. These measurements revealed a rich magnetic phase diagram with a new phase, that might be a highly exotic Vortex crystal phase. Complementary inelastic neutron scattering studies of this system could be performed only thanks to the development and improvement of the new experimental technique called Automatic Laue Sample Aligner (ALSA). After several tests and improvements, we used this device to automatically coalign hundreds of milligram crystals to form a large enough sample. Such an advanced approach led to the impressive mosaicity spread around 2ž and thus to a very sensitive inelastic neutron study performed on IN12 at Institute Laue- Langevin. It allowed us to determine the propagation vector in the ground state at 55 mK as k = (1/3,1/3,±0.181(4)). Additionally, spin waves were measured in a fully polarized state in a magnetic field of 10 T revealing magnon dispersion in Na2BaMn(PO4)2.