J. Physique Lett. 46, 569-574 (1985)
DOI: 10.1051/jphyslet:019850046012056900

Magnetic excitations of a Heisenberg spin glass : evidence for a gap in high magnetic fields

C. Marcenat¹, A. Benoit¹, A. Briggs¹, C. Arzoumanian², A.M. De Goer² et F. Holtzberg<sup>3

1</sup>  Centre de Recherches sur les Très Basses Températures, 166X, 38042 Grenoble Cedex, France
²  Centre d'Etudes Nucléaires, SBT/Laboratoire de Cryophysique, 85X, 38041 Grenoble Cedex, France
³  I.B.M. Research Center, Yorktown-Heights, PO Box 218, New York 10598, U.S.A.

Abstract
Measurements of the specific heat C(T) of a spin glass Eu 0.44Sr0.56S single crystal have been performed between 0.7 and 10 K, and with applied magnetic fields (H = 0, 4, 6 and 7 T). The application of a large magnetic field strongly modifies the C( T) behaviour, with a large decrease at low temperatures : the quasilinear variation observed in zero field is replaced by an exponential variation characteristic of the opening of a gap in the excitation spectrum. These results, together with those of magneto-thermal resistivity obtained previously, can be described with the assumption of two kinds of magnetic excitations : (i) very low energy collective excitations and (ii) single spin excitations of Eu2+ ions in the external magnetic field augmented by some internal field of 3.2 T, the origin of which is discussed.

Résumé
Nous avons effectué des mesures de chaleur spécifique C(T) sur un monocristal de verre de spin isolant Eu0,44Sr0,56 S entre 0,7 et 10 K, et sous champ magnétique (H = 0, 4, 6 et 7 T). L'application d'un champ magnétique fort modifie profondément le comportement de C(T), avec une très forte diminution à basse température : la variation quasi linéaire observée en champ nul est remplacée par une variation exponentielle caractéristique de l'apparition d'une bande interdite dans le spectre des excitations. Ces résultats, ainsi que ceux de magnétorésistance thermique obtenus antérieurement, peuvent être décrits en supposant l'existence de deux types d'excitations magnétiques : (i) des excitations collectives de très basse énergie et (ii) des excitations à un spin d'ions Eu2+ soumis au champ magnétique extérieur augmenté d'un champ interne égal à 3,2 T dont nous discutons l'origine.

PACS
7540 - Critical point effects, specific heats, short range order in magnetic materials.

Key words
europium compounds -- Heisenberg model -- specific heat of solids -- spin glasses -- strontium compounds -- Heisenberg spin glass -- gap -- high magnetic fields -- specific heat -- Eu sub 0.44 Sr sub 0.56 S -- magnetic excitations -- collective excitations -- single spin excitations