Исследование мультиферроика GdMn$_2$O$_5$ $\mu$SR-методом

Мультиферроик GdMn$_2$O$_5$ (керамический образец и образец, составленный из большого числа хаотически ориентированных монокристаллов с линейными размерами 2–3 mm) был изучен $\mu$SR-методом в интервале температур 10–300 K. Обнаружены три аномалии в температурном поведении параметров функции релаксации поляризации мюонов: вблизи фазового перехода, обусловленного возникновением дальнего магнитного порядка в подсистеме ионов марганца ($T_{N1}$ = 40–41 K); вблизи lock-in-перехода, обусловленного скачкообразным изменением волнового вектора магнитного порядка ($T_L$ = 35 K); вблизи температуры упорядочения ионов Gd$^{3+}$ ($T_{N2}$ = 15 K). Анализ временных спектров прецессии спина мюонов во внутреннем магнитном поле образцов показал, что имеются две позиции предпочтительных мест локализации мюонов в образцах, различающиеся величинами частот прецессии и характером их температурной зависимости. Более низкочастотная прецессия, обусловленная ионами Mn$^{4+}$, ферромагнитными комплексами Mn$^{4+}$–Mn$^{4+}$ + мюоний и ионами Gd$^{3+}$, наблюдалась во всей области температур $T < T_{N1}$ и практически не зависела от температуры. При температурах $T < T_L$ = 35 K возникала также более высокочастотная прецессия, обусловленная ионами Mn$^{3+}$. Для нее характерна температурная зависимость $\sim(1-T/T_{N1})^\beta$ с показателем $\beta$ = 0.39, типичная для 3D-магнетиков гейзенберговского типа. При $T < T_{N1}$ обнаружен недостаток полной асимметрии. Это, возможно, обусловлено образованием мюония и указывает на важную роль процессов переноса заряда при формировании дальнего магнитного порядка.