Магнитные свойства и спиновая кинетика кондо-решеток и сверхпроводящих купратов с ионами иттербия

• Автор: Кутузов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор основных свойств некоторых соединений редких земель с

сильными электронными корреляциями

1.1 Кондо-решёгки с тяжёлыми фермионами

1.2 Соединения со структурой УВагСизОб+х

1.3 Основные черты существующей теории спин-решёточной релаксации

Глава 2. Ион УЬ3 в тетрагональном кристаллическом электрическом поле

2.1 Введение

2.2 Два представления решения задачи о диагонализации симметричной матрицы второго порядка

2.3 Состояния иона УЬ3 в тетрагональном кристаллическом электрическом поле

2.4 Диаграмма --факторов
2.5 Определение параметров тетрагонального КЭП для иона УЬ3+ по экспериментальным энергиям крамерсовых дублетов и -факторам
2.6 Параметры тетрагонального КЭП для иона УЬ3‘ в кристаллах УЬШъЗь, УЫгг и КМёГ3
2.7 Параметры тетрагонального КЭП для иона Се31
2.8 Заключение
Глава 3. Статическая магнитная восприимчивость УЬШ12812 и УЫг2812 в
модели локализованных /-электронов
3.1 Введение
3.2 Магнитная восприимчивость крамерсовых ионов в КЭП
3.3 Парамагнитная восприимчивость ионов УЬ3+ в УЬК1т28>12 и УЫг2812
3.4 Сравнение с экспериментом
Глава 4. Вклад спин-фононных взаимодействий в ширину линии ЭПР
4.1 Введение

4.2 Электрон-фононное взаимодействие
4.3 Эффективный гамильтониан спин-фононного взаимодействия для основного крамерсова дублета редкоземельного иона
4.4 Ширина линии ЭПР
4.5 Угловая зависимость двухфононного вклада в ширину линии ЭПР в модели Дебая
Глава 5. Роль оптических колебаний кристаллической решётки в спин-
решёточной релаксации
5.1 Введение
5.2 Модель решёточных колебаний трёхмерного двухатомного кристалла
5.3 Скорость спин-решёточной релаксации
5.4 Сравнение с экспериментом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение А. Нормальные координаты куба и октаэдра
Приложение Б. Функции У„(г)
Приложение В. Матричные элементы операторов У„
Приложение Д. Величины Л2(п, п'), С2(п, п') иЛ'2(п, п'), С'2(п, п’)
Приложение Е. Ширина линии ЭПР, обусловленная двухфононными
процессами в модели Дебая
Список цитируемой литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Тема предлагаемой вниманию читателя работы возникла на основе экспериментальных исследований ряда соединений редких земель с сильными электронными корреляциями методами электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). К первой группе таких веществ относятся так называемые кондо-решётки с тяжёлыми фермионами. К этому классу веществ относится интерметаллическое соединение УЫЛъБ!?, в котором в 2003 г. был обнаружен сигнал ЭПР на ионах иттербия группой д-ра Йорга Зихелыпмидта в Институте Макса Планка химической физики твердых тел в Дрездене [1, 2]. Этот результат был большим сюрпризом для физики твердого тела, поскольку считалось, что магнитный момент иттербия должен быть экранирован электронами проводимости вследствие эффекта Кондо. Для понимания природы обнаруженного сигнала ЭПР и возможностей его использования для исследования необычных свойств кондо-решёток с тяжёлыми фермионами возникло сотрудничество между группой Й. Зихелыпмидта и теоретической группой Б.И. Кочелаева в Казанском университете. В качестве первого шага возникла необходимость исследования магнитных свойств родственных соединений УЬЮтч и в области температур, при которых свойства тяжёлых фермионов не соответствуют поведению ферми-жидкости Ландау.
Ко второй группе редкоземельных соединений, рассматриваемых в диссертации, относятся «родительские» вещества высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) со структурой УВа2СизОй (УВСО). Метод ЭПР для исследования этих веществ стал применяться группой Э.Г. Харахашьяна и И.А. Гарифуллина в Казанском физико-техническом институте в сотрудничестве с группой Б.И. Кочелаева вскоре после открытия ВТСП. В настоящее время такие исследования активно ведутся в Цюрихском университете группой А. Шенгелая под руководством К.А. Мюллера также в сотрудничестве с группой Б.И. Кочелаева. Полученные недавно результаты с использованием ионов УЬ3' в качестве ЭПР-пробы (которые замещают ионы

На -диаграмме (рис. 2.1) в качестве иллюстрации отмечены известные в литературе из экспериментов по ЭПР -факторы иона УЬ3+ в некоторых кристаллах, их численные значения приведены в таблице 2.2. Эта диаграмма позволяет по измеряемым в эксперименте модулям --факторов судить о нижнем крамерсовом дублете и указать возможные знаки -факторов.
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3
Рисунок 2.1 Диаграмма -факторов иона УЬ3+ в тетрагональном кристаллическом электрическом поле и экспериментальные -точки, взятые из литературы (таб. 2.2).
Таблица 2.2 Экспериментальные -факторы иона УЬ3', отмеченные на £-диаграмме (рис. 2.1).
УЬЮъБь УЫг28ь Ш8Ю4 КУзТю км§г3 Са¥, УВатСи3064
[1] [Ю] [29] [30] [31] [32] [22]
|Я||| 0.17(7) 0.85(1) 6.998(6) 5.363(5) 1.070(1) 2.412(3) 3.13(3)
|£х1 3.561(6) 3.357(5) 0.4(3) 1.306(2) 4.430(3) 3.802(5) 3.49(3)