Модулированные квазидвумерные антиферромагнитные структуры в манганитах La$_{1-y}$Nd$_y$MnO$_{3+\delta}$

В системе самодопированных манганитов La$_{1-y}$Nd$_y$MnO$_{3+\delta}$ (0 $\le y\le$ 1; $\delta\sim$ 0.1) исследованы структурные, электронные и магнитные фазовые превращения, индуцированные изовалентным замещением La$^{3+}$ редкоземельным ионом Nd$^{3+}$ с меньшим радиусом. При значениях среднего радиуса $A$-позиции решетки $\langle r_A\rangle$ $<$ 1.19 $\mathring{\mathrm{A}}$ ($y>$ 0.5) происходит упорядочение $e_g$-орбиталей Mn, переход из псевдокубической $O^*$-фазы в орторомбическую $O'$-фазу, открытие диэлектрической ян-теллеровской щели, фрустрация коллинеарного ферромагнитного (ФМ) состояния, переход от низкотемпературного скошенного ФМ- к скошенному антиферромагнитному (АФМ) состоянию спинов Mn. Предполагается, что в образцах с $y$ = 0.9 и 1.0 $\bigl(\langle r_A\rangle$ $\approx$ 1.16 $\mathring{\mathrm{A}}\bigr)$ при температурах $T<$ 12 K сосуществуют модулированные АФМ-состояния $A$- и $E$-типа, подобные синусоидальной и спиральной структурам спинов Mn, исследованным ранее в мультиферроиках $R$MnO$_3$. Магнитные $T$–$H$-фазовые диаграммы этих образцов характерны для квазидвумерного антиферромагнетика с очень малой (нулевой) магнитной анизотропией в $ab$-плоскостях. Это позволило осуществить фазовый переход из АФМ-фазы $A$-типа в спин-флоп-состояние относительно слабым магнитным полем. В магнитных полях с напряженностью $H\ge$ 3.5 kOe индуцируется АФМ-упорядочение магнитных моментов Nd c критической температурой фазового перехода $T_{\mathrm{Nd}}\cong$ 6 K. В образце NdMnO$_{3+\delta}$ в поле $H$ = 10.7 kOe обнаружены дополнительные очень узкие пики на кривых $M(T)$ вблизи температур $T_1\cong$ 4.5 K и $T_2\cong$ 5 K. Предполагается, что найденные впервые дополнительные особенности намагниченности вблизи $T$ = 0 вызваны квантованием спектра свободных дырок в $ab$-плоскостях сильным магнитным полем.