J. Physique Lett. 45, 665-673 (1984)
DOI: 10.1051/jphyslet:019840045013066500

Critical behaviour in an insulating spin glass : field expansion and scaling

P. Beauvillain, C. Chappert et J.P. Renard

Institut d'Electronique Fondamentale, Université Paris XI, Bât. 220, 91405 Orsay Cedex, France

Abstract
The amorphous manganese aluminosilicate with 15 at % Mn is a spin glass with a freezing temperature Tf = 2.95 K. We have precisely measured slightly above Tf its ac susceptibility in a constant applied field H and its low field dc magnetization. The field cooled magnetization displays interesting relaxation phenomena close above and below T f. The ac susceptibility data can be fitted with a series expansion in even powers of H and we determined the thermal variation of the first four terms of the series. The non linear part of the ac susceptibility can be described above Tf by a universal scaling function with two exponents : γ = 3.1 ± 0.1 and β = 1.4 ± 0.1. By means of numerical integration on this scaling function we calculated the non linear part of the equilibrium dc magnetization slightly above Tf : the agreement with our precise SQUID measurements is excellent for (T - Tf)/ Tf ≳ 10-2.

Résumé
Nous avons mesuré la susceptibilité magnétique alternative en champ magnétique appliqué H et l'aimantation statique d'un verre de spin isolant : l'aluminosilicate de manganèse amorphe au voisinage de sa température de gel T f (Tf = 2,95 K). Nous pouvons décrire les mesures de susceptibilité alternative en champ à l'aide d'un développement en puissances paires de H et nous avons déterminé la variation thermique des quatre premiers termes de ce développement. La partie non linéaire de la susceptibilité alternative peut être décrite par une fonction universelle avec les exposants γ = 3,1 ± 0,1 et β = 1,4 ± 0,1. Nous avons également mesuré l'aimantation statique en champ magnétique très faible (0,01 Oe-10 Oe) à l'aide d'un magnétomètre à SQUID et nous avons observé des phénomènes de relaxation dans l'aimantation refroidie sous champ. Au voisinage immédiat de la température de gel (t ˜ 10-2). La partie non linéaire de l'aimantation statique peut s'interpréter à l'aide de la fonction universelle précédente.

PACS
7540 - Critical point effects, specific heats, short range order in magnetic materials.
7550K - Amorphous and nanostructured magnetic materials.

Key words
alumina -- freezing -- magnetic properties of amorphous substances -- magnetic relaxation -- magnetic susceptibility -- magnetisation -- manganese compounds -- spin glasses -- critical behaviour -- MnO sub x Al sub 2 O sub 3 sub y SiO sub 2 sub z -- insulating spin glass -- field expansion -- freezing temperature -- AC susceptibility -- DC magnetization -- relaxation -- universal scaling function -- numerical integration -- SQUID measurements