Модели магнитных кластеров в YBa2 Cu3 O6+y и CuGeO3

• Автор: Еремина, Рушана Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 95 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. МОДЕЛИ МЕДНО-КИСЛОРОДНЫХ КЛАСТЕРОВ В ПЛОСКОСТЯХ УВа2Си306+у
1.1 Краткий обзор
1.2 Зависимость интенсивности низкотемпературного спектра ЭПР с g«2 от температуры в УВа2СизОб+у
1.3 Анализ удельной теплоемкости в УВа2СизОб-у при низких температурах. 21 ГЛАВА II. МЕДНО-КИСЛОРОДНЫЕ КЛАСТЕРЫ ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТИ МЕДИ В ЦЕПЯХ УВа2Си306+у
2.1 Обзор предшествующих исследований по ЭПР с g«4
2.2 Описание эксперимента и модель кластера Си2+-“Си3+”-Си21
2.3 Возможные модели парамагнитных центров со 8=1/2 в цепях
ГЛАВА III. МАГНИТНЫЕ КЛАСТЕРЫ В СивеОз ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ НИЖЕ СПИН-ПАЙЕРЛСОВСКОГО ПЕРЕХОДА
3.1. Спин-пайерлсовский переход
3.2. Рентгеноструктурные данные о структуре цепочек в СивеОз
3.3. ЭПР и модель кластеров вблизи доменных стенок в СиОеОз
3.4. Магнитные кластеры в Ои-.МхОеОз
3.5. Распределение спиновой плотности около ионов Zn в димеризованной 76 фазе Си1.ч7лхОеОз.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ.
Термин магнитные кластеры хорошо известен в магнитном резонансе [1]. Выделенные пары, тройки или четверки магнитных ионов, связанных обменным взаимодействием, являются структурным фрагментом ряда органических соединений [2]. Обзор спектроскопии обменно- связанных пар в ионных кристаллах приведен в [3]. Интерес к более сложным образованиям магнитных ионов ( кластерам) в неорганических соединениях в особенности стимулирован современными исследованиями магнитных свойств купратов, висмутатов и других низкоразмерных структур. Для описания магнитных свойств таких веществ при малых концентрациях степеней допирования оказалось необходимым допустить существование специфических объектов мезоскопического масштаба, которые в значительной степени изолированы друг от друга [4]. По мнению А Мюллера и др. они могут быть ответственными за необычные проводящие свойства купратов [5].
В области магнитного резонанса интерес к этим объектам сильно вырос после работ [6, 7, 8], свидетельствующих об образовании так называемых магнитных поляронов. Природа магнитных кластеров в различных соединениях, по-видимому, может различаться. Многие детали электронного строения этих объектов на момент начала наших исследований не были выяснены. В настоящей диссертации будут анализироваться проявления магнитных кластеров и некоторые их модели применительно к двум наиболее ярким представителям низкоразмерных структур УВагСщОб+уИ СиОеОз
Диссертация состоит из трех глав, В первой главе дан краткий обзор моделей медно-кислородных кластеров в плоскости СиОг в УВа2СизОб+у. Затем на основе модели медно-кислородного кластера с 8=2 описаны температурные зависимости интегральных интенсивностей низкотемпературного сигнала ЭПР в УагСизОб+у с у=0.25 и у=0.85. В рамках этой же модели описана температурная зависимость удельной теплоемкости УВа2СизОб+у при низких температурах. Во второй главе анализируются магнитные кластеры в цепях УВагСизОб у Приведен краткий обзор известных ранее результатов о спектре ЭПР с gда4.2. Затем приводятся результаты оригинальных исследований

температурной зависимости интегральной интенсивности линии ЭПР с %ъ4.2. Предлагаются модели медно-кислородных кластеров переменной валентности с целым и полуцелым спином.
В третьей главе диссертации приведены краткие характеристики спин-пайерлсовского перехода и описана кристаллографическая структура первого неорганического квазиодномерного соединения СдЮеОз Описаны экспериментальные данные по ЭПР беспримесного ОЮеОэ и предложено объяснение спектров ЭПР на основе модели магнитных кластеров, формирующихся около доменных стенок кристалла СиОеОз. В заключительных параграфах обсуждаются спектры ЭПР в кристаллах СиОеОз, допированных ионами № и Zn. Предполагается, что магнитные кластеры формируются вблизи примесных ионов и включают в себя около 7-9 спинов меди. В отличие от известных расчетов Бонера, Фишера [9], при анализе магнитных свойств кластеров нами учтено антисимметричное обменное взаимодействие Дзялошинского-Мория (ВДМ), которое существенно уменьшило эффективное значение §- фактора в плоскости, перпендикулярной вектору ВДМ.
Основные результаты диссертации следующие:
1. Показано, что аномалия температурной зависимости удельной теплоемкости в УВагСизОб+у могут быть объяснены моделью медно-кислородных кластеров с 8=2. В рамках этой же модели хорошо объясняется температурная зависимость интегральной интенсивности низкотемпературного сигнала ЭПР.
2. Предложены модели медно-кислородных кластеров переменной валентности в цепочечных структурах УВагСизОв+у Рассчитаны энергетические схемы уровней кластеров Си2+-“Си3”-Си2+ и Си2'-“Си3 Ь’-Си2 -Си2 при различных значениях интегралов переноса и суперобмена. Модель медно-кислородного кластера Си2+-“Си3 ”-Си2", где “Си3+”- это комбинация состояний синглета Жанга-Райса, Си3' с 8=0 и нейтрального кислорода, использована для объяснения температурной зависимости линии ЭПР с gcffRi4.2 в закаленных образцах УВа2Си30б.з5

х=|М|/(1+|1Л|)
Рис. 2.3. Энергетические схемы уровней энергии кластеров меди переменной валентности при различных значения параметров I и I для кластера типа Си2+ - "Си 34 " - Си2+ , сплошными линиями представлены состояния с 8=0, пунктиром - состояния с 8=1;