Орбитальный порядок и спиновая кинетика слабодопированных манганитов

• Автор: Шилова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 111 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ОБЗОР

1.1 Магнитные и кинетические свойства манганитов

• 1.2 Структура манганитов

1.3 Эффект Яна-Теллера

1.4 Магнитный переход

1.5 Применение метода ЭПР для исследования сильно

коррелированных систем

ГЛАВА 2. КООПЕРАТИВНЫЙ ЭФФЕКТ ЯНА-ТЕЛЛЕРА 48 ф 2.1 Основные взаимодействия, определяющие спектр ЭПР

в слабодопированных манганитах

2.2 Спиновый гамильтониан тонкой структуры

спектра ЭПР
2.2.1 Учет искажений октаэдров вследствие
кооперативного эффекта Яна-Теллера
2.2.2 Учет поворотов октаэдров на малые углы а,р,у вокруг
осей кубического перовскита
2.3 Ширина линии ЭПР вследствие неразрешенной
тонкой структуры

2.4 Вклад взаимодействия Мории-Дзялошинского в ширину
линии ЭПР вблизи структурного фазового перехода
2.5 Анизотропия g-фaктopa
ГЛАВА 3. ЭПР ВБЛИЗИ МАГНИТНОГО
• ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА
3.1 Введение
3.2 Критический вклад кристаллического поля
3.3 Критический вклад взаимодействия
Мории-Дзялошинского
ГЛАВА 4. СРАВНЕНИЕ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
Приложение А

В последние годы в области физики конденсированных сред большой интерес вызывали сильно коррелированные системы, прежде всего, высокотемпературные сверхпроводники и вещества с большим отрицательным магнетосопротивлением (ОМС). Среди всех соединений в которых наблюдается ОМС значительный интерес представляют соединения типа Ьа|.хАхМп03 [1-8], где А - двухвалентный элемент. Концентрация х элемента А может меняться в пределах 0<х<1, при этом физические свойства манганитов резко меняются, система проходит через цепочку фазовых переходов с разнообразными типами упорядочения: магнитного, структурного, электронного [13-32]. «Родительское» соединение ЬаМпОз, имеющее структуру идеального кубического перовскита АВОз в природе встречается редко. Кристаллическая структура исходного соединения имеет различного рода искажения, которые можно разбить на две группы:
1. обусловленные несоответствием размеров катионов размерам занимаемых ими пор;
2. обусловленные эффектом Яна-Теллера.
Рассматриваемые соединения эффективно исследуются с помощью методов нейтронографии [33], рассеяния рентгеновских лучей [34-36], антиферромагнитного резонанса (АФМР) [37-39], ядерного магнитного резонанса (ЯМР) [40], электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) [1,5,8,31], оптической спектроскопии [7,24, 41,42]. В силу сложившихся обстоятельств у нас есть возможность анализировать и сравнивать полученные результаты с данными ЭПР. Основную информацию в этом методе дает интенсивность, ширина линии и резонансная частота ЭПР -сигнала. Анализ формы линии в зависимости от температуры и угла

Абрагамом [87,88]. Метод состоит в том, что гамильтониан, как функция //(Ь.в) зависящая от орбитальных и спиновых моментов, усредняется при помощи координатных волновых функций нижней части спектра. В результате энергия возмущения окажется функцией спинового оператора, которую и принято называть спиновым гамильтонианом. Метод спинового гамильтониана позволяет охарактеризовать спектр парамагнитного резонанса небольшим числом констант [89].
Считается, что для ионов Мп с электронной конфигурацией Зс? реализуется высокоспиновое состояние: три электрона остаются на нижнем ^ - подуровне, а четвертый садится на верхний ег - подуровень так, что спин терма становится равным 5=2. Т.о. ион Мп3+ имеет основное состояние 5В с суммарным орбитальным моментом Т=2 и общим спином 5=2, вырожденное по <3 орбиталям в кубическом поле. Октаэдрическое поле расщепляет этот терм на орбитальный дублет и триплет. Два состояния на подуровне ее принадлежат двум разным орбиталям. Электрон, оказавшийся на е% - подуровне может занять или орбиталь <3^ ,
или орбиталь с12 2 • Такое вырожденное состояние не устойчиво по
х у
отношению к малым смещениям соседних атомов, понижающим симметрию действующего на ион кристаллического поля. Поэтому вследствие эффекта Яна-Теллера октаэдр искажается и дублет расщепляется. Для ионов Мп3+ вытягивание октаэдра вдоль оси г приводит к снятию вырождения орбиталей 3^ и ^ , причем нижним оказывается
состояние <3^. В этом случае, при учете спин-орбитального взаимодействия, в спиновом гамильтониане появляется дополнительное слагаемое (5]) . Если, кроме того, существует ромбическое искажение, то состояния <3^ и <3^ ^ перемешиваются, и мы имеем волновую функцию ¥ =С((322 -г2)+с2(х2-у2), подобно общему виду волновой функции