Untersuchung der Spindynamik im Spinglassystem EU$_{X}$SR$_{1-X}$TE anhand des Zeitzerfalls der Thermo-Remanenten-Magnetisierung

Brüser, W.

Book/Report

FZJ-2018-03204

Untersuchung der Spindynamik im Spinglassystem EU$_{X}$SR$_{1-X}$TE anhand des Zeitzerfalls der Thermo-Remanenten-Magnetisierung

Brüser, W. (Corresponding author)FZJ*

1989
Kernforschungsanlage Jülich, Verlag Jülich

Jülich : Kernforschungsanlage Jülich, Verlag, Berichte der Kernforschungsanlage Jülich 2329, 90 p. (1989)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/18694

Report No.: Juel-2329

Abstract: Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag auf der Untersuchung der Spindynamik im Spinglassystem Eu$_{x}$Sr$_{1-x}$Te. Hierfür wurden Messungen des Zeitzerfalls der Thermo-Remanenten-Mtagnetisierung an Proben mit Eu-Konzentrationen zwischen x=0.10 und x=0.30 vorgenommen. Bei der Auswertung der Daten standen folgende Punkte im Vordergrund: 1. Die Spindynamik in der Nähe der Perkolationsschwelle 2. Alterungseffekte im Spinglassystem 3. Quantitative Beschreibung des TRM-Zerfalls ad1. : Im Übergangsbereich von Spinglas zu Superparamagnet bei der Perkolationsschwelle x$_{p}$=0.136 macht sich in den TRM-Zerfallsmessungen bei tiefen Temperaturen der Einfluß kleinerer superparamagnetischer Cluster bemerkbar. So wird sowohl bei Eu$_{x}$Sr$_{1-x}$Te(x=0.10) als auch im Spinglasbereich beiEu$_{x}$Sr$_{1-x}$Te(x=0.175) im Temperaturbereich um T=55mK ein Maximum im Verlauf der Relaxationsrate S des TRM-Zerfalls beobachtet. Erklären läßt sich diese erhöhte Relaxationsrate qualitativ und auch quantitativ auf der Grundlage des Néel 'schen Modells der Blockade superparamagnetischer Cluster: Die spm. Cluster besitzen Anisotropien infolge von Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zwischen den magnetischen Momenten innerhalb der Cluster. Zur Überwindung dieser Anistropiebarrieren benötigen sie eine thermische Aktivierung, E$_{a}$[K] = T $\cdot$ $\frac{l}{ln(t/\tau_{o})}$ (Arrhenius-Ansatz). Cluster, die diese Energie überwinden, können frei rotieren. Dies führt in den Messungen zu dem Maximum im Temperaturverlauf der Relaxationsrate S. Aus der Verschiebung des S(T)-Maximums mit der Beobachtungszeit läßt sich die Energie E$_{a}$ bestimmen. Es ist E$_{a}$ = 1.4K. Dieser Wert stimmt größenordnungsmäßig mit den hierzu vorgenommenen theoretischen Berechnungen überein. In Zusammenhang mit den TRM-Zerfallsmessungen an der x=0.10- und der x=0.175-Probe wurde weiterhin untersucht, ob und wie sich der Übergang von Spinglas zu Superparamagnet in den Messungen widerspiegelt. Da die Messungen an diesen beiden Proben qualitativ sehr ähnlich aussehen, hat es dabei zunächst den Anschein, daß die x=0.10-Probe wie die x=0.1 75-Probe :ein Spinglas ist, der Spinglasbereich bei Eu$_{x}$Sr$_{1-x}$Te also nicht nur bis x=0.136 geht sondern sich noch zu niedrigeren Eu-Konzentrationen erstreckt. Die Diskussion der Messungen in dieser Hinsicht ergibt aber, daß die Perkolationsschwelle bei Eu$_{x}$Sr$_{1-x}$Te wie bei Eu$_{x}$Sr$_{1-x}$S bei x=0.136 liegt. So läßt sich bei der x= .10-Probe die Verschiebung der TRM-Meßkurven mit der Beobachtungszeit wie bei den spm. Clustern durch ein thermisches Aktivierungsgesetz beschreiben, wohingegen dies bei den Proben mit x $\geq$ 0.15 zu unphysikalisch hohen Parametern fahrt. Weiterhin wird beobachtet, daß für x $\geq$ 0.15 im Temperaturverlauf der statischen Magnetisierung M$_{dc}$ eine ausgeprägte Anomalie auftritt, die das kollektive Einfrieren der magnetischen Momente in die Spinglasstruktur anzeigt.Für x < 0.15 erkennt man dagegen nur eine allmähliche Abflachung des M$_{dc}$-Verlaufs mit abnehmender Temperatur. Dieser Verlauf spricht eher für einendynamischen Einfrierprozeß, wie er bei dem Ausbilden spm. Cluster vorliegt. ad2. : Die Messungen an den Spinglasproben zeigen einen Einfluß der Wartezeit auf den TRM-Zerfall: der Zerfall ist umso langsamer, je länger das System vor der Messung im Spinglaszustand verbracht hat. Charakteristisch hierbei ist eine erhöhte Relaxationsrate zu einer Zeit t, die der Wartezeit t$_{w}$ entspricht. Im Temperaturbereich um T/T$_{f}$=0.80 zeigt sich dies besonders deutlich durch ein Maximum im Verlauf von S bei t $\approx$ t$_{w}$. Mit abnehmender Temperatur und Eu-Konzentration wird der t$_{w}$-Einfluß geringer. Als Ursache für die Wartezeitabhängigkeit des TRM-Zerfalls ist in Anlehnung an Arbeiten von Lundgren et al. [7] ein zeitabhängiges Relaxationszeitspektrums im Spinglas diskutiert worden. Für ein solch zeitabhängiges Relaxationszeitspektrum können z. B. Umordnungsprozesse im System in Frage kommen, wie sie z .B. neuerdings auch in zwei theoretischen Modellen von Fisher u. Huse und Koper u. Hilhorst diskutiert werden. Für solche Umordnungsprozesse spricht auch eine hier beobachtete Zeitabhängigkeit der feldgekühlten Magnetisierung M$_{FC}$. [...]

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