WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Например, U составляет 4.0 или 3.45 эВ по данным работ Соловьёва (см. ссылку [11]) и Мизокавы с Фуджимори (Mizokawa T., Fujimori A. // Phys. Rev. B, v. 54, no. 8, p. 5368–5380 (1996)) соответственно.

Измерение J в LaTiO3: Keimer B. et al. // Phys. Rev. Lett., v. 85, no. 18, pp. 3946–3949 (2000).

В YTiO3: Ulrich С. Et al. // Phys. Rev. Lett., v. 89, no. 16, pp. 167202 (1–4) (2002).

- 15 JH = 0.61 эВ LaTiO JH = = xy YTiOLaTiOэкспериментальное значение угла -0.-0.YTiO-0.0 20 40 60 80 100 120 140 160 100 120 140 160 Рис. 2. Зависимость оератора изотропного сверхобмена fij(Oz) от орбитального угла (слева) и от угла сверхобменной связи (справа).

На рисунке 2 изображена зависимость оператора f12 = fz от орбитального состояния ионов Ti3+, выраженного через т.н. орбитальные углы и :

(C, С, C) = (sincos, sinsin, cos), а также зависимость этого оператора от угла сверхобменной связи18 – угла Ti–O–Ti. Видно, что fz в обоих случаях сильно модулируется, а в зависимости от угла может даже изменить знак.

Таким образом, различные знаки изотропного сверхобменного взаимодействия реализуются в титанатах La и Y из-за сильного различия орбитальных и кристаллических структур этих кристаллов.

Пользуясь известными методами теории возмущений19 и оператором (3), можно рассчитать величины g-факторов (ga,b) и параметров парных анизотропных сверхобменных взаимодействий для ионов a и b: одноионной анизотропии (в ванадатах) – Asia,b, антисимметричного анизотропного обмена (взаимодействия Дзялошинского–Мория) – Dab, и симметричного анизотропного обмена (двухионной анизотропии) – Aab. Все эти величины вместе с Jab входят в эффективный спин–гамильтониан (ЭСГ) и таким образом определяют магнитные свойства соединения. Сам ЭФГ в случае учёта только парных взаимодействий между спинами Sa и Sb можно записать так:

См., например, Москвин А.С., Бострем И.Г. // ФТТ, т. 19, № 9, стр. 1616–1626 (1977).

Moriya T. // Phys. Rev., v. 120, no. 1, p. 91–98 (1960);

Абрагам А., Блини Б. «Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов», Т.1. М.: «Мир», 1972 г. 652 с.

Митрофанов В.Я., Никифоров А.Е., Черепанов В.И., «Спектроскопия обменно-связанных комплексов в ионных кристаллах». М.:«Наука», 1985 г. 144 c.

См. также [18].

- 16 z J z J HESH = Jab (Sa Sb ) + Aab (Sa Sb + Sa Sb ) + Dab (Sa Sb ) +, (6) si si + (A Sa Sa + Ab, Sb Sb ) + (g Sa H + gb Sb H ).

a, a,, Здесь и – компоненты векторов и тензоров, а H – напряжённость внешнего магнитного поля.

Исследованию магнитных свойств LaMnO3, LaTiO3, YTiO3, LaVO3 и YVO3 на основе ЭФГ (6) посвящена четвертая глава диссертации.

На основании ЭФГ, содержащего микроскопически определённые сверхобменные взаимодействия, можно построить термодинамический потенциал магнитной подсистемы соединения. Этот потенциал служит для описания макроскопических свойств рассматриваемых веществ.

С использованием симметрийного подхода нетрудно проанализировать, какие возможны магнитные структуры в орторомбических магнетиках с 3dРис. 3. Типы магнитных структур орторомбических магнетиков.

ионами.20 Эти структуры такие: (Ax,Fy,Gz), (Gx,Cy,Az), (Fx,Ay,Cz) и (Cx,Gy,Fz).

Выбор же единственной магнитной структуры из всех возможных представляет собой задачу, которая для многоподрешёточного магнетика может быть решена только численно – с помощью минимизации. Именно таким способом получены неколлинеарные магнитные структуры в соединениях LaMnO3, RTiO3, RVO3 в двух орбитальных состояниях (OO и OF).

В эксперименте зачастую можно определить только тип магнитной структуры (см. рис. 3). Однако расчёты показали, что тип магнитной структуры не может указать, какое орбитальное состояние реализуется в реальных соединениях, поскольку в двух различных предположениях (OO и OF) типы Симметрийное описание магнитных структур можно найти в книгах: 1) Изюмов Ю.А., Найш В.Е., Озеров Р.П. «Нейтронография магнитиков» – М.: «Атомиздат», 1981. 311 с. 2) Туров Е.А., Колчанов А.В., Меньшенин В.В., Мирсаев И.Ф., Николаев В.В. «Симметрия и физические свойства антиферромагнетиков» – М.: «Физматлит», 2000. 560 с.В них, в частности, рассмотрены и орторомбические магнетики RMO3.

- 17 14 4 12 10 3 8 2 6 4 1 2 0 0 |k| (0,0,0) (0,0,1) (1,1,1) |k|: (1,1,0) (0,0,0) (0,0,0) (1,1,1) Рис. 4. Спектры спиновых волн в LaTiO3 (слева) и YTiO3 (справа). Сплошные и пунктирные линии соответствуют статическому орбитальному порядку без флуктуаций (OO) и с сильными флуктуациями (OF). Точки – эксперимент.

магнитных структур совпадают. Отличаются лишь малые компоненты структур. Например, в YVO3 орбитальному состоянию «OO» отвечает магнитная структура (Cx,Gy,Fz) с наибольшей Gy-компонентой. Орбитальному состоянию «OF» этого соединения отвечает магнитная структура (Gx,Cy,Az) с максимальной Gx-компонентой. Экспериментально же установлено только то, что в орторомбическом YVO3 магнитная структура G-типа.В рамках линейного приближения можно теоретически определить энергетические спектры спиновых волн (СВ) в соединениях LaTiO3, YTiO3 и YVO3 для случаев сильного кристаллического поля (что даёт статический орбитальный порядок, OO) и сильного сверхобменного взаимодействия (случай OF). Эти спектры демонстрируют удовлетворительное совпадение с экспериментом, несмотря на то, что построены они в рамках противоположных предположений (см. рис. 4).

В то же время, полевые спектры антиферромагнитного резонанса (АФМР) проявляют качественно различное поведения в разных орбитальных состояниях (см. рис. 5). Это поведение обусловлено тем, что магнитная структура конкретного соединения определяется несколькими компонентами: одной наибольшей и несколькими малыми компонентами. Особенности магнитной структуры, наиболее ярко проявляются в магнитном резонансе. Например, магнитная структура LaTiO3 в орбитально–упорядоченном состоянии (OO) (Ax,Fy,Gz), а в состоянии с сильными орбитальными флуктуациями – (Gx,Cy,Az), причём в обоих состояниях наибольшая компонента магнитной структуры Ulrich C. et al. // Phys. Rev. Lett., v. 91, no. 25, p. 257202 (2003).

- 18 Частота ( ТГц ) Частота ( ТГц ) 1.H||b 1.H||c 1.quasi-ФМР 0.переориентация 0.спинов 0.0.0 30 60 90 0 50 100 150 200 250 H (кЭ) H (кЭ) Рис. 5. Полевые спектры антиферромагнитного резонанса в LaTiO3 (слева) и YTiO(справа). Сплошные и пунктирные линии соответствуют статическому орбитальному порядку без флуктуаций (OO) и с сильными флуктуациями (OF). Показаны только нижние ветви частот (они могут наблюдаться на эксперименте). Магнитное поле направлено вдоль оси преимущественной ориентации магнитных моментов (вдоль лёгкой оси) в состоянии OO.

(тип магнитной структуры) – G. Так как малые компоненты магнитных структур разные (что трудно определить в экспериментах по нейтронному рассеянию), поведение частот МР в этих орбитальных состояниях LaTiO3 качественно различны. Для окончательного определения орбитальных состояний ионов Ti3+ и V3+ в соединениях RTiO3 и RVO3 необходимо проведение экспериментов по магнитному резонансу на монокристаллах.

Таким образом, метод магнитного резонанса, является, по-видимому, единственным доступным и надёжным способом различения орбитальных состояний соединений RMO3.

В заключении подведены итоги работы, приведён перечень основных публикаций по теме диссертации и благодарности автора.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ Проведенная работа по определению влияния решётки на орбитальное состояние, магнитную структуру и спектры спиновых возбуждений орторомбических кристаллов дала следующие результаты.

1. На основе симметрийного анализа кристаллической структуры орторомбической фазы квазикубических перовскитов определены возможные механизмы формирования этой фазы в тех соединениях, которые содержат 3dионы с двукратным или трёхкратным орбитальным вырождением элек - 19 Частота ( ТГц ) Частота ( ТГц ) тронного состояния. Таким образом, предыдущие исследования [4] обобщены на случай триплетных 3d-ионов.

2. Впервые с помощью вибронного гамильтониана исследованы соединения LaMnO3, LaTiO3, YTiO3, LaVO3 и YVO3. Установлено, что орбитальные состояния (La,Y)TiO3, (La,Y)VO3 соответствуют статической орбитальной структуре. Разницы в энергиях основных и возбуждённых состояний составляют: ~200 мэВ в (La,Y)TiO3, ~40 мэВ в LaVO3 и ~100 мэВ в YVO3.

3. Рассчитаны изотропные и анизотропные спин-спиновые взаимодействия и g-факторы ионов Ti3+ и V3+ в различных орбитальных состояниях соединений RTiO3 и RVO3. Определены равновесные магнитные структуры кристаллов LaMnO3, RTiO3 и RVO3.

4. В рамках линейного приближения рассчитаны спектры спиновых волн (СВ) в титанатах и ванадатах. Показано, что экспериментальные спектры RTiOи RVO3 могут быть интерпретированы в рамках противоположных предположений: статической орбитальной структуры и орбитальной структуры при наличии сильных орбитальных флуктуаций.

5. Предсказаны полевые спектры антиферромагнитного резонанса (АФМР) в соединениях LaTiO3, YTiO3, LaVO3 и YVO3. Показано, что, в отличие от спектров СВ, полевые спектры АФМР могут служить эффективным индикатором орбитального состояния 3d-ионов в указанных кристаллах.

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях.

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК:

1. Gontchar L.E., Mozhegorov A.A. «Magnetic structure and antiferromagnetic resonance spectrum in manganites: the effect of orbital structure» – Физика Твёрдого Тела, т. 47, вып. 8, стр. 1455–1458 (2005).

2. Можегоров А.А., Ларин А.В., Никифоров А.Е. «Структура и решёточные искажения орторомбических кристаллов с 3d-ионами» – Физика Металлов и Металловедение, т. 105, № 3, стр. 235–244 (2008).

3. Можегоров А.А., Никифоров А.Е., Ларин А.В., Ефремов А.В., Гончарь Л.Э., Агзамова П.А. «Структура, электронные и магнитные свойства LaTiO3» – Физика Твёрдого Тела, т. 50, № 9, стр. 1724–1727 (2008).

Статьи в других изданиях:

4. Гончарь Л.Э., Можегоров А.А., Никифоров А.Е. «Исследование зависимости частот магнитного резонанса в LaMnO3 от направления внешнего магнитного поля» – «Проблемы спектроскопии и спектрометрии» – Меж - 20 вузовский сборник научных трудов (Екатеринбург, ГОУ УГТУ-УПИ), вып. 12, стр. 3–13 (2003).

5. Гончарь Л.Э., Можегоров А.А., Никифоров А.Е. «Температурная зависимость спектра АФМР в чистом манганите» – «Проблемы спектроскопии и спектрометрии» – Межвузовский сборник научных трудов (Екатеринбург, ГОУ УГТУ-УПИ), вып. 15, стр. 3–10 (2003).

6. Leskova J.V., Gontchar L.E., Nikiforov A.E., Mozhegorov A.A., Agzamova P.A.

«The temperature dependence of AFMR and NMR frequencies in manganite» – Proceedings of the Third Moscow International Symposium on Magnetism, pp. 59–62 (2005).

7. Можегоров А.А., Гончарь Л.Э., Никифоров А.Е. «Антиферромагнитный резонанс в LaMnO3» – Физика Низких Температур, т. 33, № 2-3, стр. 308– 313 (2007).

8. Mozhegorov A.A., Nikiforov A.E., Gontchar L.E. «Antiferromagnetic resonance in LaTiO3 and YTiO3» – Proceedings of the XI International Youth Scientific School «Actual problems of magnetic resonance and its application», 23–September 2007, Kazan (edited by prof. M.S. Tagirov and prof. V.A. Zhikharev) – Казань: изд.-во КГУ, стр. 178–182 (2007).

9. Mozhegorov A.A., Gontchar L.E., Nikiforov A.E. «Antiferromagnetic resonance in LaMnO3» – Applied Magnetic Resonance, т. 33, № 1-2, стр. 167–(2008).

Тезисы докладов в сборниках трудов конференций и симпозиумов:

1. Можегоров А.А., Гончарь Л.Э. «Спектр антиферромагнитного резонанса в LaMnO3», XII Российская студенческая научная конференция «Проблемы теоретической и экспериментальной химии», Екатеринбург, 23– 26 апреля 2002 г. Тезисы докладов. – Екатеринбург: изд.-во Уральского университета, 2002, стр. 286.

2. Гончарь Л.Э., Можегоров А.А., Никифоров А.Е. «Исследование зависимости частот магнитного резонанса в LaMnO3 от направления внешнего магнитного поля», XXXIII Совещание по физике низких температур, Екатеринбург, 17–20 июня 2003 г. Тезисы докладов. – Екатеринбург:

изд.-во ИФМ УрО РАН, 2003, стр. 201.

3. Гончарь Л.Э., Можегоров А.А., Никифоров А.Е. «Температурная зависимость спектра АФМР в LaMnO3», XXX Международная зимняя школа физиков-теоретиков «Коуровка – 2004», Екатеринбург – Челябинск, 22– 28 февраля 2004 г. Тезисы докладов. – Екатеринбург: изд.-во ИФМ УрО РАН, 2004, стр. 153.

4. L.E. Gontchar, A.E. Nikiforov, A.A. Mozhegorov «Antiferromagnetic resonance spectrum in manganites: the effect of orbital and charge structures», - 21 XII Феофиловский симпозиум по спектроскопии кристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных металлов, Екатеринбург – Заречный, 22–25 сентября 2004 г. – Екатеринбург: изд.-во ГОУ УГТУУПИ, 2004, стр. 31.

5. A.A. Mozhegorov, L.E. Gontchar, A.E. Nikiforov «Temperature dependence of magnetic properties of LaMnO3», XII Феофиловский симпозиум по спектроскопии кристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных металлов, Екатеринбург – Заречный, 22–25 сентября 2004 г.

– Екатеринбург: изд.-во ГОУ УГТУ-УПИ, 2004, стр. 85.

6. Можегоров А.А., Гончарь Л.Э., Никифоров А.Е. «Зависимость магнитных свойств LaMnO3 от температуры и давления», V Молодежный семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества, Екатеринбург, 29 ноября – 5 декабря 2004 г. Тезисы докладов. – Екатеринбург:

изд.-во ИФМ УрО РАН, 2004, стр. 34.

7. Можегоров А.А., Гончарь Л.Э., Никифоров А.Е. «Магнитный резонанс в LaMnO3», VI Молодежный семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества, Екатеринбург, 28 ноября – 4 декабря г. Тезисы докладов. – Екатеринбург: изд.-во ИФМ УрО РАН, 2005, стр.

43–44.

8. Можегоров А.А., Гончарь Л.Э., Никифоров А.Е. «Антиферромагнитный резонанс в чистом манганите», XXXI Международная зимняя школа физиков-теоретиков «Коуровка – 2006», Екатеринбург, 19–25 февраля, 2006. Тезисы докладов. – Екатеринбург: изд.-во ИФМ УрО РАН, 2006, стр. 136–137.

9. Можегоров А.А., Гончарь Л.Э., Никифоров А.Е. «Антиферромагнитный резонанс в LaMnO3», XVI Уральская международная зимняя школа по физике полупроводников, Екатеринбург – Кыштым, 27 февраля – 4 марта 2006 г. Программа и тезисы докладов. – Екатеринбург: изд.-во ИФМ УрО РАН, 2006, стр. 175–176.

10. Mozhegorov A.A., Gontchar L.E., Nikiforov A.E. «Antiferromagnetic resonance in LaMnO3», 5th Asia-Pacific EPR/ESR Symposium, Novosibirsk, August 24-27, 2006. Book of Abstracts. – Новосибирск: Новосибирское науч. изд.-во, 2006, стр. 138.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»