Оптические свойства гадолиния и его сплавов: связь с электронной структурой и магнитным порядком

• Автор: Гнездилов, Владимир Петрович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 203 c. : ил

ГЛАВА I. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ( РЗМ )

1.1. Электронная структура свободных атомов и энергетический спектр электронов в металле

1.2. Основные положения теории оптических свойств металлов

1.3. Оптические характеристики анизотропных металлов

1.4. Методы исследования оптических свойств

1.5. Обзор экспериментальных работ по оптическим свойствам РЗМ

1.6. Оптическое поглощение, обусловленное электронными переходами между спиново-расщепленными подзонами

в металле с широкой зоной проводимости

1.7. Вычисление оптических спектров гадолиния в рамках тлеющихся зонных расчетов

Глава II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЗМ
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Объекты исследования
2.3. Технология приготовления поверхности образцов
2.4. Оценка точности и достоверности экспериментальных результатов
Глава III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЗМ
3.1. Чистый гадолиний
3.1.1. Монокристалл
3.1.2. Поликристалл
3.1.3. Обсуждение

3.2. Иттрий
3.3. Бинарные сплавы на основе гадолиния
Глава IV. МАГНИТНОЕ УПОРЯДОЧЕНИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЗМ
В МОДЕЛИ J -МЕТАЛЛА С УЗКИМИ с/-ЗОНАМИ.ТТ2
4.1. Оптические диполи и электронные состояния в РЗМ
4.2. Преобразование собственных функций оператора
углового момента при вращении системы координат
4.3. Кристаллическое поле в гадолинии
4.4. Оптические свойства в области с/-/ -обменного резонанса
4.4.1. Вычисление эффективного электродипольного момента СЭЭДМ)
4.4.1.1. Механизм снятия запрета на внутриатомный
электронный переход
4.4.1.2. Вычисление локальных ЭЭДМ с/-~с/ переходов
4.4.2. Оптические свойства чистых металлов
4.4.2.1. Модельный гамильтониан системы
4.4.2.2. .Диэлектрическая восприимчивость в модели
с внутриатомными электронными переходами
4.4.2.3. Выпаделение средних по кристаллу значений
ЭЭДМ
4.4.2.4. Сравнение теории с экспериментом
4.4.3. Оптические свойства сплавов
4.5. Оптические свойства РЗМ в области межзонных переходов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
(ПРИЛОЖЕНИЕ
; ЛИТЕРАТУРА

Редкоземельными металлами (РЗМ) в современной физической литературе чаще всего называют пятнадцать элементов, занимающих одну клетку в третьей группе шестого периода таблицы Менделеева -от 1^а дъ Ьи включительно. Вопреки своему историческому названию редкоземельные элементы (РЗЭ) довольно широко распространены в природе. В земной коре их содержится около 0,016$, что сравнимо с содержанием олова, вольфрама, серебра. Число минералов, содержащих РЗМ, достигает ста. Кроме того, РЗМ являются побочным продуктом при выделении таких промышленно важных металлов, как уран, торий, ниобий, тантал, титан и др. Огромные успехи химической технологии и металлургии позволили в последние годы получить все редкоземельные металлы в довольно чистом виде и сделать их доступными для применения в электронной, атомной, авиационной, металлургической, силикатной промышленности, в медицине и сельском хозяйстве.
Независимо от технических перспектив, РЗЭ являются весьма интересными объектами чисто научных исследований. История их показывает, что, пытаясь понять природу 15 похожих друг на друга элементов, ученые затратили гораздо больше труда, чем при изучении любой другой- группы периодической системы [I] . Большое разнообразие необычных свойств РЗМ сделало их предметом возрастающего интереса для экспериментаторов и теоретиков. Помимо своих экзотических магнитных структур, они обладают также необычным (часто аномальным) электрическим и оптическим поведением, которое связано со свойством магнитного упорядочения.
! Оптика металлов как часть учения об оптических свойствах

вещества охватывает многие явления взаимодействия электромагнит-

б л
/ -Г
' / 1 о 1

А V/

гРис.17. Оптическая проводимость & и вещественная часть диэлектрической проницаемости 61 пленки &с/ [72] . а - 293 К, б - 105 К.
б Ю 'сек'
Рис.18. Дисперсия оптической проводимости поликрис-таллического гадолиния [94]