Preparation and characterization of Lu2Ir2O7 single crystals

Abstract

Present thesis is focused on the synthesis and characterization of Lu2Ir2O7 single crystals as a part of a broader study of rare-earth A2Ir2O7 pyrochlore iridates, where A = Y, La-Lu. These materials, crystallizing in the geometrically frustrated pyrochlore lattice and with electronic properties being shaped by strong spin-orbit interaction, have attracted considerable attention of the condensed matter community. The investigation of Lu2Ir2O7 with nonmagnetic Lu3+ cations is crucial in order to reveal the physical properties connected to magnetism of solely the Ir sublattice. The physical properties connected to the Ir sublattice are essential for a proper interpretation of the complex properties of other A2Ir2O7 with magnetic rare-earth cations. For the first time, large good-quality Lu2Ir2O7 single crystals were synthesized by means of the flux method. Their stoichiometry and crystal structure were characterized by means of Laue diffraction and energy-dispersive X-ray technique. Magnetic properties were investigated employing magnetization measurements under ZFC and FC regimes. A bifurcation between ZFC and FC magnetizations was revealed at TIr = 130(1) K, indicating magnetic ordering of the Ir sublattice. Investigating single crystals, the anisotropy effects were studied for the first time. Significantly...

Tato práce je zaměřena na syntézu a charakterizaci monokrystalů Lu2Ir2O7 jako sou- část širšího výzkumu vzácnozeminných A2Ir2O7 pyrochlor iridátů, kde A = Y, La-Lu. Tyto materiály, krystalizující v geometricky frustrované pyrochlorové mříži a s elektro- novými vlastnostmi určenými silnou spin-orbitální interakcí, přitahují značnou pozornost vědecké komunity kondenzovaných látek. Studium Lu2Ir2O7 s nemagnetickými Lu3+ kati- onty je zásadní pro interpretaci fyzikálních vlastností spojených s magnetismem samotné Ir podmříže. Tyto fyzikální vlastnosti jsou esenciální pro správnou interpretaci kom- plexních vlastností ostatních A2Ir2O7 s magnetickými vzácnozeminnými kationty. Poprvé jsou syntetizovány velké, kvalitní Lu2Ir2O7 monokrystaly za použitý metody fluxu. Jejich stechiometrie a krystalová struktura byly charakterizovány za použití Laueho difrakce a energiově-disperzní rentgenové techniky. Magnetické vlastnosti byly zkoumány měřením magnetizace v ZFC a FC režimu. Rozštěpení ZFC a FC magnetizace bylo pozorováno při TIr = 130(1) K, což naznačuje magnetické uspořádání Ir podmříže. Studium mono- krystalů umožnilo poprvé vyšetřovat anisotropické vlastnosti materiálu. Podstatně menší magnetizace byla pozorována pro magnetické pole aplikované v krystalografickém směru [111] v porovnání se směry [100] a [110]....