Диссертация (1097670), страница 47

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 47)

5.17. Пример разложения спектра ЭПР для моды L1 на три компоненты вCu3Y(SeO3)2O2Cl (a) и температурные зависимости эффективного g-фактора (b) и ширинылинии ЭПР (c).243Как видно из рис. 5.17(c), можно выделить несколько спин-динамических режимовна температурной зависимости ширины линии поглощения.

Ширина линии для всех трехпринципиальных компонент остается практически температурно-независимой при T > 100K, что является характерным для режима обменного сужения. Ниже ~ 125 K наблюдаетсявидимое увеличение B1 и B2 , в то время как заметный рост B3 проявляется только притемпературах ниже ~ 80 K. Такое уширение обычно указывает на развитие режимакорреляций ближнего порядка при T  J [296]. Различие в поведении B1 и B2 всравнении с B3, вероятно, свидетельствует о том, что обменные корреляции в иттриевомфранцисите развиваются в анизотропной манере.

Обычно ЭПР спектры имеют тенденциюмонотонно уширяться при понижении температуры с ростом спиновых корреляций, какэто наблюдалось для большинства антиферромагнетиков с Cu2+ [139,184,209,285,286]. ВCu3Y(SeO3)2O2Cl, как видно из рис. 5.17(c), ширина линии ЭПР демонстрирует максимумв окрестности TN, а затем уменьшается при дальнейшем понижении температуры. Такоеповедение, по-видимому, указывает на насыщение спин-корреляционной длины иподавление плотности спиновых корреляций в магнитоупорядоченной области [279].Необходимо отметить, что как экстремально большая ширина линии поглощенияL2, так и анизотропный характер моды L1, которая лежит на фоне широкой моды L2, непозволяют с достаточной точностью провести процедуру двойного интегрирования длярасчета динамической магнитной восприимчивости (интегральной интенсивности) длякаждой из магнитных подсистем L1 и L2.

Поэтому для оценок IESR1 было использованостандартное соотношение IESRAESRBmax2 , где AESR это максимальная амплитуда линиипоглощения, а Bmax это полная ширина на полувысоте линии поглощения. На рис. 5.18.представлена оцененная таким образом интегральная интенсивность для моды L1 всравнении с данными по статической магнитной восприимчивости, измеренными в полях0.1 и 5 Тл. Очевидно, что данные ЭПР находятся в разумном согласии с данными по (T).Оба набора экспериментальных данных демонстрируют отклонение от закона КюриВейсса при T < 120 K, что находится существенно выше температуры упорядочения иуказывает на большую роль корреляций ближнего порядка, что характерно длянизкоразмерных и фрустрированных систем. IESR1 показывает отчетливую тенденцию кпрохождению через максимум в окрестности TN, однако, в конечном счете, IESR1демонстрирует разрыв и вновь нарастает в области самых низких температур.

Более того,отметим, что интегральная интенсивность ЭПР (резонансная магнитная восприимчивость)2446TN0.1 T5TCurie-Weiss fit0.2054ESR0.1530.1020.05ESR1 (arb. units)M/B (emu/mol)0.2510.000501001502002500300T (K)Рис. 5.18. Интегральная интенсивность ЭПР для моды L1 в сравнении с данными постатической магнитной восприимчивости, измеренными в полях 0.1 и 5 Тл.не может впрямую сравниваться со статической магнитной восприимчивостью, т.к. IESRсодержит вклады как поглощения, так и дисперсии.

Обычно ролью дисперсии можнопренебречь в диэлектрических материалах. Однако для сильно коррелированныхмагнитных систем, особенно в присутствии значительных корреляций ближнего порядка,неколлинеарной спиновой структуры, фрустрации, анизотропии или пониженнойразмерности магнитной подсистемы, можно ожидать существенного возрастания ролидисперсии и появления недиагональных элементов в тензоре динамической магнитнойвосприимчивости. Таким образом, низкотемпературное увеличение IESR1, возможно,указывает на развивающиеся спин-динамические процессы в АФМ фазе подобно системеоксиде CuP2O6 [293], как описано выше в этом параграфе.Спектры ЭПР, измеренные на порошковом образце самариевого франциситаCu3Sm(SeO3)2O2Cl, в целом, показывают поведение аналогичное вышеописанномуиттриевому образцу и также представляют собой суперпозицию двух резонансных мод:относительно узкой анизотропной Ln (narrow) и очень широкой Lw (рис.

5.19), возможно,соответствующих двум различным кристаллографическим позициям Cu. ПодобноCu3Y(SeO3)2O2Cl линия Lw сужается при понижении температуры и наиболее отчетливовидна в интервале температур 40 – 70 K. При температурах ниже TN мода Lw исчезает,тогда как мода Ln наблюдается почти во всем исследованном интервале температур иисчезает только ниже второй характеристической температуры TC, которая проявляетсякак вторая острая аномалия на температурных зависимостях статической магнитной245(a)(b)(c)T55K50KdP/dB (arb.

units)dP/dB (arb. units)dP/dB (arb. units)T200K150K100K90K80K75K70K65K60K55K50K45K40K45K40K38KT38K35K30K25K20K35K7K100200250300350400200300400500200600250450B (mT)B (mT)300350400B (mT)Рис. 5.19. Эволюция спектров ЭПР в Cu3Sm(SeO3)2O2Cl при вариации температуры:черные линии - экспериментальные данные, красные сплошные и пунктирные линии –аппроксимация, как описано в тексте.20 T = 100 KnL1nL210nL3Total2,22,0nL11,8nL2n-10L360B (mT)502,4T = 30 K4020 10 (emu/g Oe)00 0.1T 0.5T1,01,0ESR0,50,5-3-50ESR (arb. units)dP/dB (arb. units)0effective g-factorExperiment250300B (mT)3500,00,0050100150200250T (K)Рис.

5.20. Пример разложения спектра ЭПР для узкой моды Ln на три компоненты (слева)и температурные зависимости эффективного g-фактора, ширины линии ЭПР иинтегральной интенсивности моды Ln в Cu3Sm(SeO3)2O2Cl в сравнении с данными постатической магнитной восприимчивости, измеренными в полях 0.1 и 0.5 Тл (справа).246восприимчивости примерно при 8.5 K. Анализ спектров ЭПР для самариевого образцавыполнен аналогично вышеописанной процедуре для иттриевого аналога. Пример такогоанализа и соответствующее разложение моды Ln на три компоненты и полученные изаппроксимации температурные зависимости эффективного g-фактора, ширины линии иинтегральной интенсивности ЭПР представлены на рис.

5.20. Эффективный g-фактор дляL2 составил g = 2.1  0.1, а ширина линии превышает 450 mT даже при своемминимальном значении, которое достигается при 40 К. Принципиальные значения gтензора, полученные для узкой моды, составили g1 = 2.35(4), g2 = 2.20(5), и g3 = 2.06(7),т.е. в среднем g = 2.20  0.02.Как видно из рис. 5.20, все параметры ЭПР моды Ln демонстрируют отчетливыеаномалии при температуре Нееля, а интегральная интенсивность находится в разумномсогласии с температурной зависимостью статической магнитной восприимчивости.Основное отличие от поведения температурных зависимостей параметров ЭПР посравнению с иттриевым аналогом заключается в более немонотонном характерезависимости ширины линии поглощения, что, однако, вполне вероятно, обусловлено нефизическими причинами, а связано только с большей ошибкой аппроксимации формылинии суммой трех компонент из-за гораздо большей (как минимум в 4 раза) ширины«узкой» моды Ln в этом случае по сравнению с модой L1 в Cu3Y(SeO3)2O2Cl.

Более грубаяобработка экспериментальных данных суммой двух компонент приводит к температурнонезависимому поведению для B.Спектры ЭПР, измеренные на порошковом образце лантанового францисита сбромом в качестве галогена, Cu3La(SeO3)2O2Br, в целом, также демонстрируютвышеописанныеособенности,наблюдавшиесядляиттриевогоисамариевогоизоструктурных аналогов (рис. 5.21(a)). В этом случае, однако, ширина как центральной«узкой» Ln моды, так и широкой моды Lw возрастают еще больше, так что компонента Lwпрактически не различима в исследованном диапазоне магнитных полей и проявляетсятолько как небольшое уходящее вниз плечо на левом крыле спектров, записанных винтервале T = 40 – 60 K (см рис.

5.21(a)), поэтому любой количественный анализ дляоценки параметров этой моды полностью исключен. Анизотропный характер «узкой» Lnмоды здесь также различить невозможно, т.к. он маскируется большой шириной линиипоглощения, что возможно связано с гораздо большей анизотропией в лантановомфранцисите по сравнению с иттриевым аналогом. Анализ формы линии Ln проводился сиспользованием одиночной функции лоренцевого типа, с учетом двух циркулирующихкомпонентлинейно-поляризованногосверхвысокочастотногополя(2.20)из-засущественного уширения. Полученные из аппроксимации параметры представлены на247рис. 5.21(b).

Как видно, в парамагнитной области, поглощение характеризуетсяпрактически температурно-независимым эффективным g-фактором со средним значениемg = 2.13  0.03 в хорошем согласии с параметрами других фрациситов, а ширина линиипоглощения возрастает во всем исследованном интервале температур. При охлажденииобразца ниже T ~ 75 K g-фактор отклоняется от постоянного значения, а ширина линиирастет значительно быстрее, что явно указывает на возрастание роли корреляцийближнего порядка и появление внутренних флуктуирующих полей при приближении ктемпературе фазового перехода.

В конечном счете, обе характеристики демонстрируютвыраженные аномалии при температуре Нееля. Интегральная интенсивность ЭПР,полученная путем двойного интегрирования экспериментальных спектров (первойпроизводной линии поглощения), также удовлетворительно согласуется с температурнойзависимостьюмагнитнойвосприимчивости(верхняяпанельнарис.5.21(b)),демонстрируя характерный излом при TN.

В то же время, аналогично иттриевомуфранциситу, линия поглощения Ln не исчезает при температурах ниже TN и ESR послеT300 K280 K270 K260 K250 K240 K230 K220 K210 K200 K190 K180 K170 K160 K150 K140 K130 K120 K110 K100 K90 K80 K70 K60 K50 K40 K30 K20 K8KdP/dB (arb. units)(a)LLnw200250300350400450B (mT)Рис. 5.21. Эволюция спектров ЭПР в Cu3La(SeO3)2O2Br при вариации температуры:черные линии - экспериментальные данные, красные сплошные – аппроксимация, какописано в тексте, (слева) и температурные зависимости эффективного g-фактора, ширинылинии ЭПР и интегральной интенсивности моды Ln в сравнении со статической магнитнойвосприимчивостью в поле B = 0.1 Тл (справа).248разрыва вновь нарастает в области самых низких температур.

Характеристики

Список файлов диссертации