Магнитоупругость ян-теллеровской подсистемы в кристаллах типа AIIBVI, допированных хромом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования влияния внешнего магнитного поля на комплексные модули упругости кристаллов со структурой сфалерита (ZnSe) и вюрцита (CdSe), допированных ионами Cr2+ малой концентрации. Измерения выполнялись на частотах 26-32 МГц при температуре 1.4 К. Двухвалентные катионы хрома в кристаллах типа AIIBVI имеют трехкратное орбитальное вырождение в основном состоянии и, находясь в тетраэдрическом окружении, образуют ян-теллеровские комплексы,описываемые в рамках T ⊗ (e + t2)- задачи и обладающие глобальными минимумами адиабатического потенциала тетрагональной симметрии. Установлено, что в кристалле ZnSe : Cr2+ магнитное поле, направленное вдоль осей [001] и [110], влияет на модуль ( c 11 - c 12) / 2 и не изменяет модуль c 44, в то время как в кристалле CdSe : Cr2+ оба исследованных модуля, c 55 и c 66, являющихся аналогами c 44 и ( c 11 - c 12) / 2, зависят от магнитного поля при его ориентации вдоль осей [10¯10] и [2¯1¯10], соответственно. Интерпретация обнаруженного аномального поведения упругих модулей от магнитного поля дана в рамках модели с учетом кристаллического поля, вибронного и спин-орбитального взаимодействий и с учетом вклада ян-теллеровской подсистемы в изотермические модули, определенные при постоянной магнитной индукции. Получено хорошее согласие с экспериментальными зависимостями упругих модулей в сильных магнитных полях и показано, что немонотонное поведение в слабых полях, ниже 2 Тл, должно определяться зависимостью времени релаксации от магнитного поля. Статья представлена в рамках публикации материалов VIII Евроазиатского симпозиума «Тенденции в магнетизме» (EASTMAG-2022), Казань, август 2022 г.

Об авторах

М. Н Сарычев

Уральский федеральный университет

Email: v.v.gudkov@urfu.ru
620002, Yekaterinburg, Russia

И. В Жевстовских

Уральский федеральный университет; Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

Email: v.v.gudkov@urfu.ru
620002, Yekaterinburg, Russia; 620137, Yekaterinburg, Russia

Ю. В Коростелин

Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук

Email: v.v.gudkov@urfu.ru
119991, Moscow, Russia

В. Т Суриков

Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук

Email: v.v.gudkov@urfu.ru
620990, Yekaterinburg, Russia

Н. С Аверкиев

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук

Email: v.v.gudkov@urfu.ru
194021, St. Petersburg, Russia

В. В Гудков

Уральский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.v.gudkov@urfu.ru
620002, Yekaterinburg, Russia

Список литературы

  1. H. A. Jahn and E. Teller, Proc. Roy. Soc. London A 161, 220 (1937).
  2. M. D. Sturge, in Solid State Physics, Vol. 20, ed. by F. Seitz, D. Turnbull, and H. Ehrenreich, Academic Press (1967), p. 91.
  3. I. B. Bersuker, The Jahn-Teller E ect, Cambridge University Press, Cambridge (2006).
  4. Акустические кристаллы, под ред. М. П. Шаскольской, Наука, Москва (1982).
  5. J. T. Vallin, G. A. Slack, S. Roberts, and A. E. Hughes, Phys. Rev. B 2, 4313 (1970).
  6. J. T. Vallin and G. D. Watkins, Phys. Rev. B 9, 2051 (1974).
  7. Дж. Такер, В. Рэмптон, Гиперзвук в физике твердого тела, Мир, Москва (1975).
  8. B. Luthi, Physical Acoustics in the Solid State, Springer, Berlin (2005).
  9. E. M. Gyorgy, M. D. Sturge, D. B. Fraser, and R. C. LeCraw, Phys. Rev. Lett. 15, 19 (1965).
  10. M. D. Sturge, J. T. Krause, E. M. Gyorgy, R. C. LeCraw, and F. R. Merritt, Phys. Rev. 155, 218 (1967).
  11. C. Zener, Elasticity and Anelesticity of Metals, University of Chicago Press, Chicago (1948).
  12. R. Pirc, B. Zeks, and P. Gosar, J. Phys. Chem. Sol. 27, 1219 (1966).
  13. M. Pomerantz, Proc. IEEE 53, 1438 (1965).
  14. H. С. Аверкиев, И. Б. Берсукер, В. В. Гудков, И. В. Жевстовских, М. Н. Сарычев, С. Жерлицын, С. Ясин, Ю. В. Корстелин, В. Т. Суриков, ЖЭТФ 156, 87 (2019).
  15. M. N. Sarychev, W. A. L. Hosseny, I. V. Zhevstovskikh, V. A. Ulanov, G. S. Shakurov, A. V. Egranov, V. T. Surikov, N. S. Averkiev, and V. V. Gudkov, J. Phys.: Condens. Matter 34, 225401 (2022).
  16. М. Н. Сарычев, У. А. Л. Хоссени, И. В. Жевстовских, В. А. Уланов, А. В. Егранов, В. Т. Суриков, H. С. Аверкиев, В. В. Гудков, ЖЭТФ 162, 509 (2022).
  17. M. D. Kaplan and B. G. Vekhter, Cooperative Phenomena in Jahn-Teller Crystals. Modern Inorganic Chemistry, Springer, Boston, MA (1995).
  18. M. D. Kaplan, in Springer Series in Chemical Physics, Vol. 97, ed. by H. Koppel, D. R. Yarkony, and H. Barentzen, Springer (2009) p. 653.
  19. K. Lassmann and Hp. Schad, Sol. St.Comm. 18, 449 (1976).
  20. S. V. Streltsov and D. I. Khomskii, Phys. Rev. X 10, 031043 (2020).
  21. S. V. Streltsov, F. V. Temnikov, K. I. Kugel, and D. I. Khomskii, Phys. Rev. B 105, 205142 (2022).
  22. V. V. Gudkov, I. B. Bersuker, S. Yasin, S. Zherlitsyn, I. V. Zhevstovskikh, V. Yu. Mayakin, M. N. Sarychev, and A. A. Suvorov, Sol. St. Phen. 190, 707 (2012).
  23. N. S. Averkiev, I. B. Bersuker, V. V. Gudkov, I. V. Zhevstovskikh, K. A. Baryshnikov, M. N. Sarychev, S. Zherlitsyn, S. Yasin, and V. Yu. Korostelin, Phys. Rev. B 96, 0944311 (2017).
  24. K. A. Baryshnikov, N. S. Averkiev, I. B. Bersuker, V. V. Gudkov, I. V. Zhevstovskikh, M. N. Sarychev, S. Zherlitsyn, S. Yasin, and V. Yu. Korostelin, Phys. Stat. Sol. (b) 256, 1800635, (2019).
  25. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Теория упругости, Физматлит, Москва (2003).
  26. Л. Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Статистическая физика, Физматлит, Москва (2002).
  27. J. T. Vallin, G. A. Slack, S. Roberts, and A. E. Hughes, Phys. Rev. B 11, 4313 (1970).
  28. W. Mac, A. Twardowski, P. J. T. Eggenkamp, H. J. M. Swagten, Y. Shapira, and M. Demianiuk, Phys. Rev. B 50, 14144 (1994).
  29. М. Н. Сарычев, А. Н. Бондаревская, И. В. Жевстовских, В. А. Уланов, Г. С. Шакуров, А. В. Егранов, В. Т. Суриков, H. С. Аверкиев, В. В. Гудков, Письма ЖЭТФ 113, 52 (2021).
  30. V. V. Gudkov, I. B. Bersuker, I. V. Zhevstovskikh, Yu. V. Korostelin, and A. I. Landman, J. Phys.: Condens. Matter 23, 115401 (2011).
  31. V. V. Gudkov, A. T. Lonchakov, V. I. Sokolov, and I. V. Zhevstovskikh, Phys. Rev. B 73, 035213 (2006).
  32. V. A. Akimov, M. P. Frolov, Y. V. Korostelin, I. Kozlovsky, A. I. Landman, Y. P. Podmar'kov, and Y. K. Skasyrsky, Opt. Mater. 31, 1888 (2009).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023