KIP-Veröffentlichungen

In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen von magnetischen Wechselwirkungen, Anisotropien und Grundzuständen in frustrierten magnetischen Systemen und Materialien mit ungewöhnlichen Phasen mittels Elektronenspinresonanz (ESR) vorgestellt. Hochfrequenz/Hochfeld-ESR an dem einkristallinen Antiferromagneten Na₂Co₂TeO₆ zeigt die Existenz einer abfallenden und zweier ansteigenden Magnonenmoden für Magnetfelder B || c in diesem Kitaev-Kandidaten. Die Moden haben eine gemeinsame Anregungslücke von Δ/h=219(13) GHz. Ein komplexes Magnonenspektrum wird für Magnetfelder B || a^* beobachtet. Berechnungen von Magnonenergien für das erweiterte Heisenberg-Kitaev-Modell zeigen, dass sowohl Zickzack- als auch Triple-q-Grundzustände die beobachteten magnonischen Anregungen aufweisen könnten.

X- und Q-Band ESR-Untersuchungen des frustrierten Spin-Magnetismus in einkristallinem GdInO₃ zeigen eine axiale Anisotropie des g-Faktors der Gd³⁺-Momente von Δg=0.05. Eine gemeinsame Analyse der Winkelabhängigkeiten von Linienbreiten in X- und Q-Band-Spektren unter Berücksichtigung des "10/3-Effekts" offenbart eine isotrope Austauschwechselwirkung von J/k_B=0.15 K und eine schwache axiale Einzelionen-Anisotropie von |D|=3.95 GHz. Es wird vermutet, dass letztere eine harte Magnetisierungsachse aufweist.

Untersuchungen des komplexen Magnetismus in GdCrO₃ mit HF- und X-Band ESR detektieren Magnonen des geordneten Cr-Untergitters bei 1.8 K und 10 K mit Anregungslücken von Δ_Cr,1.8K=669(4) GHz und Δ_Cr,10K=473(4)GHz. Messungen bei Raumtemperatur lassen einen anisotropen g-Faktor mit Δg=0.048(7) in den paramagnetischen Resonanzen der Gd³⁺-Spins erkennen.  

This work presents electron spin resonance (ESR) spectroscopy studies to investigate magnetic interactions, anisotropy, and ground states in frustrated magnetic systems and materials with unusual phases. High-frequency/high-field ESR on antiferromagnetically ordered single-crystal Na₂Co₂TeO₆ reveals one softening and two hardening magnon modes for out-of-plane magnetic fields B || c in this Kitaev candidate material. They share a magnon excitation gap of Δ/h=219(13) GHz. A complex magnon spectrum in agreement with field-induced phase transitions is observed for in-plane magnetic fields B || a^*. Spin wave calculations for the extended Heisenberg-Kitaev model indicate that zigzag and  triple-q ground states may exhibit the observed magnonic excitations.

X- and Q-band ESR probing the frustrated spin-only magnetism of single-crystal gadolinium indate GdInO₃ show an axial g-factor anisotropy of Δg=0.05 of the Gd³⁺-moments. A combined line-width analysis of angular dependencies in X- and Q-band data under consideration of the "10/3-effect" discloses isotropic exchange interaction of J/k_B=0.15 K and weak axial single-ion anisotropy of |D|=3.95 GHz. The latter is suggested to be of the easy-plane type.

Investigation of complex magnetism in GdCrO\ti{3} by HF- and X-band ESR detects magnonic excitations of the ordered Cr-sublattice at 1.8 K and 10 K with zero-field gaps of Δ_Cr,1.8K=669(4) GHz and Δ_Cr,10K=473(4)GHz. Room temperature measurements observe a g-factor anisotropy with Δg=0.048(7) in the paramagnetic resonances of Gd³⁺-spins.