Rich magnetic phase diagram of putative helimagnet Sr3Fe2O7

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作者
N. D. Andriushin,Justus Grumbach,Jung-Hwa Kim,M. Reehuis,Y. V. Tymoshenko,Y. A. Onykiienko,A. Jain,W. A. MacFarlane,A. Maljuk,S.A. Granovsky,A. Hoser,Vladimir Pomjakushin,Jacques Ollivier,M. Doerr,B. Keimer,D. S. Inosov,Darren C. Peets
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:108 (17) 被引量:2
标识
DOI:10.1103/physrevb.108.174420
摘要

The cubic perovskite ${\text{SrFeO}}_{\text{3}}$ was recently reported to host hedgehog- and skyrmion-lattice phases in a highly symmetric crystal structure which does not support the Dzyaloshinskii-Moriya interactions commonly invoked to explain such magnetic order. Hints of a complex magnetic phase diagram have also recently been found in powder samples of the single-layer Ruddlesden-Popper analog ${\text{Sr}}_{\text{2}}{\text{FeO}}_{\text{4}}$, so a reinvestigation of the bilayer material ${\text{Sr}}_{\text{3}}{\text{Fe}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{7}}$, believed to be a simple helimagnet, is called for. Our magnetization and dilatometry studies reveal a rich magnetic phase diagram with at least six distinct magnetically ordered phases and strong similarities to that of ${\text{SrFeO}}_{\text{3}}$. In particular, at least one phase is apparently multiple-$\mathbf{q}$, and the $\mathbf{q}\mathrm{s}$ are not observed to vary among the phases. Since ${\text{Sr}}_{\text{3}}{\text{Fe}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{7}}$ has only two possible orientations for its propagation vector, some of the phases are likely exotic multiple-$\mathbf{q}$ order, and it is possible to fully detwin all phases and more readily access their exotic physics.
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