Ho(1-x)ErxNi2B2C yapısında gözlemlenen burgaç oluşumu

Abstract

Nadir toprak elementlerinin farklı oranlardaki katkılanmaları ile Ho(1-x)ErxNi2B2C (x = 0, 0.25, 0.50, 0.75, 1) tek kristal numunelerdeki manyetik düzen gerek manyetizasyon deneyleriyle gerekse nötron difraksiyon deneyleriyle incelenmiştir. Kristal yapıda olan numunelerimizden nötron deneyleri sırasında güçlü sinyaller elde edebilmek adına elimizdeki birden çok tek kristalin birlikte yönlendirilmesi, Laue X-ışını ölçümleriyle, Kanada'da (Hamilton, Ontario) McMaster Üniversitesi bünyesinde bulunan Brockhouse Institute for Materials Research (BIMR)'de yapılmıştır. Manyetizasyon ve manyetik duygunluk ölçümleri de yine aynı enstitünün PPMS (Physical Properties Measurement Systems), yani Fiziksel Parametreler Ölçüm Düzeneği, manyetik ve Küçük Açı Nötron Saçılması KANS (Small Angle Neutron Scattering, SANS) deneyleri ise Washington DC, ABD'de kurulu bulunan National Institute of Standards and Technology (NIST) enstitüsünün nötron kısmı olan NIST Center for Neutron Research (NCNR) laboratuvarında sırasıyla BT-9, NG-7, NG-5 ve BT-7 deney mahalleri (beam-line) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Geçiş sıcaklığı, R2CuO4 süperiletken bileşiğinde, R'nin Er ve Ho olduğu durumlar için yaklaşık 10 K'dir. Ne var ki, bu malzemeleri asıl ilginç kılan husus, bunların, içlerinde tam da bu sıcaklıklar civarında bir manyetik düzen oluşturmalarıdır. Nadir toprak kısmın yapısına bağlı olmakla birlikte süperiletkenlik ile manyetizma arasındaki bağlaşma, yeniden girilen süperiletkenliğin oranlı ve oransız antiferromanyetizma ile eşzamanlı olarak varolmasından tutun da zayıf bir ferromanyetik düzen ile tamamıyla oransız antiferromanyetik bir spin modülasyonunun birlikte varolmasına kadar çeşitli fazların oluşmasına sebebiyet verir. Tüm bu fazlar süperiletkenlik ile eşzamanlı olarak varolurlar. "Saf" bileşiklerdeki manyetik düzen RKKY manyetik etkileşmesi ile açıklanmış olup katkılı numunelerdeki manyetik yapıyla saf numunelerin manyetik yapıları üzerinde yapılan nötron saçılması deneylerinin sonuçları da karşılaştırılmıştır. Saf Ho yapısında Er katkısının artmasıyla 1. Derece düzenli fazdan 3D XY düzen değerlerine doğru bir değişim gözlemlenmiştir. Özellikle Er katkısının oranı 0.75 olduğunda manyetik pik diğer numunelerden daha farklı bir yansıma oluşturmuş ve bu pik, daha önce başka bir araştırmada R2CuO4 (R = Nd ve Pr) kuantum mıknatısında gözlemlenmiş olan manyetik tepe profiline benzetilmiştir.