Superlattice films composed of frustrated spin systems, [ZnFe2O4]m/[ZnCr2O4]m, are grown on MgAl2O4 (111) substrates by pulsed laser deposition, and their frustrated magnetism is studied. The superlattice films show spin-glass behavior and the spin-glass transition temperature (Tg) varies nonmonotonically as a function of the layer thickness m. Tg increases with decreasing m due to an increase in the inhomogeneous exchange interaction between Cr3+ and Fe3+ at the interface. However, below m = 4, a decrease in Tg is observed. Compared with the solid solution Zn(CrFe)O4 film and the other superlattices, the decrease in Tg is considered to be a unique property of the periodically modulated short period superlattices.

1.
N. W.
Grimes
,
Phys. Technol.
6
,
22
(
1975
).
2.
M.
Opel
,
E. P.
Menzel
,
A.
Nielsen
,
D.
Reisinger
,
K. W.
Nielsen
,
A.
Brandlmaier
,
F. D.
Czeschka
,
M.
Althammer
,
M.
Weiler
,
S. T. B.
Goennenwein
,
J.
Simon
,
M.
Svete
,
W.
Yu
,
S. M.
Hühne
,
W.
Mader
,
R.
Gross
, and
S.
Geprags
,
Phys. Status Solidi A
208
,
232
(
2011
).
3.
D.
Venkateshvaran
,
M.
Althammer
,
A.
Nielsen
,
S.
Geprägs
,
M.
Ramachandra Rao
,
S.
Goennenwein
,
M.
Opel
, and
R.
Gross
,
Phys. Rev. B
79
,
134405
(
2009
).
4.
J.
Takaobushi
,
H.
Tanaka
,
T.
Kawai
,
S.
Ueda
,
J.-J.
Kim
,
M.
Kobata
,
E.
Ikenaga
,
M.
Yabashi
,
K.
Kobayashi
,
Y.
Nishino
,
D.
Miwa
,
K.
Tamasaku
, and
T.
Ishikawa
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
242507
(
2006
).
5.
C. E.
Rodríguez Torres
,
F.
Golmar
,
M.
Ziese
,
P.
Esquinazi
, and
S. P.
Heluani
,
Phys. Rev. B
84
,
064404
(
2011
).
6.
C. E.
Rodríguez Torres
,
G. A.
Pasquevich
,
P.
Mendoza Zélis
,
F.
Golmar
,
S. P.
Heluani
,
S. K.
Nayak
,
W. A.
Adeagbo
,
W.
Hergert
,
M.
Hoffmann
,
A.
Ernst
,
P.
Esquinazi
, and
S. J.
Stewart
,
Phys. Rev. B
89
,
104411
(
2014
).
7.
M. J. P.
Gingras
,
C. V.
Stager
,
N. P.
Raju
,
B. D.
Gaulin
, and
J. E.
Greedan
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
947
(
1997
).
8.
N. P.
Raju
,
M.
Dion
,
M. J. P.
Gingras
,
T. E.
Mason
, and
J. E.
Greedan
,
Phys. Rev. B
59
,
14489
(
1999
).
9.
L.
Bovo
,
X.
Moya
,
D.
Prabhakaran
,
Y.-A.
Soh
,
A. T.
Boothroyd
,
N. D.
Mathur
,
G.
Aeppli
, and
S. T.
Bramwell
,
Nat. Commun.
5
,
3439
(
2014
).
10.
D. P.
Leusink
,
F.
Coneri
,
M.
Hoek
,
S.
Turner
,
H.
Idrissi
,
G.
Van Tendeloo
, and
H.
Hilgenkamp
,
APL Mater.
2
,
032101
(
2014
).
11.
H.
Yahiro
,
H.
Tanaka
,
Y.
Yamamoto
, and
T.
Kawai
,
Jpn. J. Appl. Phys.
41
,
5153
(
2002
).
12.
S. S. P.
Parkin
,
Phys. Rev. Lett.
67
,
3598
(
1991
).
13.
H. Y.
Hwang
,
Y.
Iwasa
,
M.
Kawasaki
,
B.
Keimer
,
N.
Nagaosa
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Mater.
11
,
103
(
2012
).
14.
K. S.
Takahashi
,
M.
Kawasaki
, and
Y.
Tokura
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
1324
(
2001
).
15.
M.
Izumi
,
Y.
Murakami
,
Y.
Konishi
,
T.
Manako
,
M.
Kasasaki
, and
T.
Tokura
,
Phys. Rev. B
60
,
1211
(
1999
).
16.
S.
Ji
,
S.-H.
Lee
,
C.
Broholm
,
T. Y.
Koo
,
W.
Ratcliff
,
S.-W.
Cheong
, and
P.
Zschack
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
037201
(
2009
).
17.
S.-H.
Lee
,
C.
Broholm
,
T. H.
Kim
,
W.
Ratcliff
 II
, and
S.-W.
Cheong
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
3718
(
2000
).
18.
H.
Martinho
,
N. O.
Moreno
,
J. A.
Sanjurjo
,
C.
Rettori
,
A. J.
Garcı́a-Adeva
,
D. L.
Huber
,
S. B.
Oseroff
,
W.
Ratcliff
 II
,
S.-W.
Cheong
,
P. G.
Pagliuso
,
J. L.
Sarrao
, and
G. B.
Martins
,
J. Appl. Phys.
89
,
7050
(
2001
).
19.
K.
Kamazawa
,
Y.
Tsunoda
,
H.
Kadowaki
, and
K.
Kohn
,
Phys. Rev. B
68
,
024412
(
2003
).
20.
Y.
Yamada
,
K.
Kamazawa
, and
Y.
Tsunoda
,
Phys. Rev. B
66
,
064401
(
2002
).
21.
T.
Usa
,
K.
Kamazawa
,
H.
Sekiya
,
S.
Nakamura
,
Y.
Tsunoda
,
K.
Kohn
, and
M.
Tanaka
,
J. Phys. Soc. Jpn.
73
,
2834
(
2004
).
22.
K.
Binder
and
A. P.
Young
,
Rev. Mod. Phys.
58
,
801
(
1986
).
23.
H.
Yahiro
,
H.
Tanaka
,
Y.
Yamamoto
, and
T.
Kawai
,
Solid State Commun.
123
,
535
(
2002
).
24.
Y.
Yamamoto
,
H.
Tanaka
, and
T.
Kawai
,
Jpn. J. Appl. Phys.
40
,
L545
(
2001
).
25.
M.
Lorenz
,
M.
Brandt
,
K.
Mexner
,
K.
Brachwitz
,
M.
Ziese
,
P.
Esquinazi
,
H.
Hochmut
, and
M.
Grundmann
,
Phys. Status Solidi RRL
5
,
438
(
2011
).
26.
A.
Marcu
,
T.
Yanagida
,
K.
Nagashima
,
H.
Tanaka
, and
T.
Kawai
,
J. Appl. Phys.
102
,
023713
(
2007
).
27.
Y. F.
Chen
,
D.
Spoddig
, and
M.
Ziese
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
41
,
205004
(
2008
).
28.
A.
Raghavender
,
Mater. Lett.
65
,
3636
(
2011
).
29.
D. T.
Margulies
,
F. T.
Parker
,
M. L.
Rudee
,
F. E.
Spada
,
J. N.
Chapman
,
P. R.
Aitchison
, and
A. E.
Berkowitz
,
Phys. Rev. Lett.
79
,
5162
(
1997
).
30.
W.
Eerenstein
,
L.
Kalev
,
L.
Niesen
,
T. T. M.
Palstra
, and
T.
Hibma
,
J. Magn. Magn. Mater.
258–259
,
73
(
2003
).
31.
J.
Kanamori
,
J. Phys. Chem. Solids
10
,
87
(
1959
).
32.
J. B.
Goodenough
and
A. L.
Loeb
,
Phys. Rev.
98
,
391
(
1955
).
33.
S.-H.
Lee
,
C.
Broholm
,
W.
Ratcliff
,
G.
Gasparovic
,
Q.
Huang
,
T. H.
Kim
, and
S.-W.
Cheong
,
Nature (London)
418
,
856
(
2002
).
34.
K.
Tomiyasu
and
K.
Kamazawa
,
J. Phys. Soc. Jpn.
80
,
SB024
(
2011
).
You do not currently have access to this content.