Исследование мультиферроиков SmFe$_{3-x}$Al$_x$(BO$_3)_4$ $(x = 0 {-} 0.28)$ методом $^{57}$Fe мессбауэровской спектроскопии

Методами мессбауэровской спектроскопии на ядрах $^{57}$Fe и рентгеноструктурного анализа исследованы образцы монокристаллов мультиферроиков SmFe$_{3-x}$Al$_x$(BO$_3)_4$ $(x = 0 {-} 0.28)$ в интервале температур $T= 3.8 {-}298\,$К. Обнаружено возрастание сверхтонкого мессбауэровского параметра квадрупольного расщепления при увеличении содержания примеси алюминия $x$. Для всех исследованных образцов определены мессбаэуровские температуры Дебая ионов железа $\Theta_M$, которые хорошо согласуются со значениями температуры Дебая для ионов железа, рассчитанными из рентгенодифракционных измерений. Показано, что по сравнению с беспримесным ферроборатом SmFe$_3$(BO$_3)_4$ для монокристаллов с примесью Al в магнитоупорядоченном состоянии низкотемпературные мессбауэровские спектры демонстрируют уширение спектральных линий, которое наилучшим образом аппроксимируется в рамках модели многоуровневой спиновой релаксации. Для всех исследованных образцов SmFe$_{3-x}$Al$_x$(BO$_3)_4$ определены температуры Нееля $T_N$ магнитного фазового перехода. Обнаружено, что величина $T_N$ нелинейно уменьшается при увеличении концентрации $x$ примеси Al, а тип трехмерного магнитного упорядочения меняется от планарного к изинговскому.