Особенности антиферромагнитного упорядочения в ромбическом LiMnO$_2$

Методами магнитной восприимчивости, калориметрии и ядерного магнитного резонанса исследовано антиферромагнитное упорядочение в ромбическом манганите лития LiMnO$_2$. Минимальный гистерезис, отсутствие скачков в температурной зависимости подрешеточной намагниченности $M(T)$ и магнитной восприимчивости в окрестности $T_N$ свидетельствуют в пользу классификации упорядочения как непрерывного фазового перехода второго рода. В критической области температур изменение $M(T-T_N)$ удовлетворительно описывается степенной зависимостью с критическим индексом $\beta$ = 0.25(4), существенно меньшим предсказываемого для магнитных 3D-систем с изотропным обменом Гейзенберга. В рамках метода LMTO-ASA выполнен расчет зонной структуры ромбического LiMnO$_2$. Учет спинового состояния ионов марганца позволил получить адекватную картину распределения плотностей состояний с энергетической щелью вблизи уровня Ферми ($\sim$0.7 eV), что соответствует реально измеренным электрическим параметрам манганита лития. Проведенные расчеты показали, что обменные взаимодействия между ионами Mn$^{3+}$, приводящие к антиферромагнитному упорядочению, существенно анизотропны. Установлено, что ниже температуры Нееля в манганите сохраняются небольшие парамагнитные области, и сделан вывод о том, что это вызвано частичным структурным разупорядочением LiMnO$_2$, в результате которого определенная доля кристаллографических позиций марганца занята ионами лития (Li$_{\mathrm{Mn}}$) и наоборот (Mn$_{\mathrm{Li}}$). Указанные дефекты не участвуют в образовании правильной магнитной структуры, а формируют парамагнитную фракцию.