J. Phys. France 51, 1911-1928 (1990)
DOI: 10.1051/jphys:0199000510170191100

Static and dynamic evidence for a transition at Tc = 0 in the Ising spin glass Fe0.3Mg0.7Cl2

J.P. Redoulès¹, R. Bendaoud¹, A.R. Fert¹, D. Bertrand¹, J. Vétel¹, J.C. Lasjaunias², J. Souletie² et J. Ferré<sup>3

1</sup>  Laboratoire de Physique des Solides, INSA, Avenue de Rangueil, 31077 Toulouse Cedex, France
²  Centre de Recherche sur les Très Basses Températures CNRS, BP 166X, 38042 Grenoble Cedex, France
³  Laboratoire de Physique des Solides, Universitd Paris-Sud, Bâtiment 510,91405 Orsay Cedex, France

Abstract
The critical behaviour of the Ising spin glass Fe0.3Mg 0.7Cl2 has been studied by d.c. magnetisation, a.c. susceptibility and specific heat measurements.We have extended the range of our previous a.c. susceptibility measurements down to 0.02 Hz by using a new set up which utilises the possibilities of a 16 bit analog to digital converter. The relaxation time r and the coefficients a3 and a5 of the non linear susceptibilities are powers of each other and diverge like exponential functions of θ/T. This confirms our former statement that Fe0.3Mg0.7Cl2 is of a class different from that of traditional 3d systems and appears as an example of a real 2d Ising spin glass with Tc = 0. We claim that the essential singularities are obtained as the natural Tc = 0 limit of the usual assumption of the scaling theory. We differ at this point from recent analyses in other systems, where similar evidence is interpreted in the framework of a different theory ad hoc for the Tc = 0 case.

Résumé
L'étude du comportement critique du verre de spin Ising Fe0.3Mg 0.7Cl2 a été réalisée à l'aide de mesures d'aimantation, de susceptibilitd alternative et de chaleur specifique. Les mesures de susceptibilitd alternative ont été effectuées jusqu'à de très basses fréquences (0.02 Hz < f < 3000 Hz) grdce 21 la mise au point d'un dispositif expdrimental utilisant un convertisseur analogique numérique 16 bits rapide. Le temps de relaxation τ comme les coefficients a3 et a5 de la susceptibilité non lindaire sont puissances l'un de l'autre et divergent comme des exponentielles de θ/ T. L'analyse des résultats confirme donc les conclusions d'une première étude du comportement critique dynamique : Fe0.30Mg0.70Cl 2 appartient à une classe d'universalité différente des systèmes 3d et apparaît comme exemple de verre de spin 2d Ising caractérisé par une transition de phase à Tc = 0. Nous affirmons que les singularites observées apparaissent comme la limite naturelle à Tc = 0 des lois habituelles de "scaling". Nous nous différencions sur ce point des analyses présentées récemment pour d'autres systèmes, où un comportement semblable est interprété par une théorie ad hoc pour T c = 0.

PACS
7540G - Dynamic properties (dynamic susceptibility, spin waves, spin diffusion, dynamic scaling, etc.).
7550L - Spin glasses and other random magnets.
7540C - Static properties (order parameter, static susceptibility, heat capacities, critical exponents, etc.).

Key words
iron compounds -- Ising model -- magnesium compounds -- magnetic susceptibility -- magnetic transitions -- magnetisation -- specific heat of solids -- spin dynamics -- spin glasses