Кутько Володимир Іванович. 1. Динаміка низькоенергетичних збуджень в шаруватих ян-теллерівських кристалах : Дис... д-ра наук: 01.04.09 - 2002.
Анотація до роботи:
Кутько В.І. Динаміка низькоенергетичних збуджень в шаруватих ян-теллерівських кристалах. –Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фіз.-мат. наук за спеціальністю 01.04.09 – фізика низьких температур. – Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І.Вєркіна НАН України, 2002. Харків, Україна.
У дисертації описано результати експериментальних досліджень динаміки низькоенергетичних збуджень подвійних лужно-рідкісноземельних молібдатів при низьких температурах. Встановлено особливості механізмів формування низькочастотних фононних збуджень, що зумовлені шаруватою структурою цих матеріалів. Показано, що структура низькочастотного фононного спектра при певних обставинах може досить точно описуватись одновимірною моделлю. Виявлено, що в формуванні низькоенергетичних електронних збуджень рідкісноземельних іонів визначальну роль відіграє їх динамічний зв’язок з акустичними або оптико-акустичними коливальними гілками. Вивчено механізми формувань низькоенергетичних станів змішаних кристалів, у яких ян-теллерівські центри (рідкісноземельні іони) розбавлені діамагнітними іонами. Встановлено, що розбавлені шаруваті ян-теллерівські кристали мають складні фазові діаграми, зумовлені різною електрон-фононною взаємодією. Експериментально вивчено особливості динамічної електрон-фононної взаємодії низькочастотних збуджень у зовнішньому магнітному полі. Виявлено, що зовнішнє магнітне поле може індукувати ян-теллерівське впорядкування в цих матеріалах. Експериментально досліджено нелінійну динаміку низькоенергетичних збуджень у сильно нерівноважному стані. Виявлено послідовність нерівноважних фазових переходів під дією НВЧ накачки. Запропоновано механізм переходу до детермінованого хаосу, що спостерігався при певних високих рівнях потужності мікрохвильового поля.
У дисертації узагальнено результати експериментальних досліджень формування спектрів низькоенергетичних збуджень електронної та фононної підсистем шаруватих ян-теллерівських кристалів подвійних молібдатів та досліджень впливу взаємодії між цими підсистемами на статичні і динамічні властивості кристалів. Серед представлених в дисертаційній роботі результатів найбільш важливими є такі:
При дослідженні рівноважних станів
Виявлено частотну та поляризаційну структуру спектрів низькочастотних фононів в подвійних лужно-рідкісноземельних молібдатах і встановлено механізм формування спектрів. Показано, що в області енергій 10-100см-1 оптичні фонони пов’язані з коливаннями шарових пакетів [R(MoO4)2] як цілого вздовж відповідних напрямків в кристалі. Встановлено, що структуру акустичного та низькочастотного оптичного фононного спектрів подвійних лужно-рідкісноземельних молібдатів можна достатньо точно описати в рамках одновимірної моделі.
Експериментально показано, що в подвійних лужно-рідкісноземельних молібдатах можуть встановлюватись два якісно різних типи динамічного зв’язку електронних і фононних збуджень: слабкий з утворенням "квазищілини" в акустичному спектрі (KEr(MoO4)2), і сильний – із значним розширенням електронного рівня і утворенням вібронного стану (KDy(MoO4)2, CsDy(MoO4)2).
Експериментально встановлено вплив структурних фазових переходів, зумовлених КЕЯТ, на низькочастотні збудження подвійних лужно-рідкісноземельних молібдатів, і таким чином показано, що активними в структурних фазових перетвореннях є низькочастотні електронні стани, що знаходяться в області максимальної густини фононних станів.
Встановлено, що в розбавлених ян-теллерівських кристалах має місце зміна низькочастотних електрон-фононних спектрів в залежності від концентрації домішок при деяких порогових значеннях концентрації. Для твердих розчинів подвійних лужно-рідкісноземельних молібдатів встановлено, що діамагнітні домішки можуть значно змінювати динамічний зв’язок низькочастотних електронних збуджень з коливаннями кристалічної гратки і як стимулювати, так і руйнувати динамічний ефект Яна-Теллера.
Експериментально встановлена одномодова поведінка низькочастотних фононних мод в твердих розчинах подвійних лужно-рідкісноземельних молібдатів, в яких рідкісноземельні іони заміщуються на іони трьохвалентних металів.
Виявлено, що електронні смуги поглинання мають розвинену тонку структуру у вигляді бокових смуг в подвійних лужно-рідкісноземельних молібдатах диспрозію . Показано, що ця структура обумовлена сильним динамічним зв’язком і утворюється тільки в тих кристалах, де цей зв’язок достатньо великий.
Встановлено, що в подвійних лужно-рідкісноземельних молібдатах зовнішнє магнітне поле може значно змінювати динамічний зв’язок електронних і фононних збуджень.
Експериментально на прикладі КЕr(MoO4)2, виявлено, що в подвійних лужно-рідкісноземельних молібдатах зовнішні магнітні поля можуть як руйнувати ян-теллерівське впорядкування, так і індукувати впорядкування ян-теллерівських дисторсій. Побудовано фазові діаграми структурних станів, індукованих зовнішнім магнітним полем, в площинах (H,T) і (H,j).
При дослідженні нерівноважних станів:
На прикладі ян-теллерівського еластика KEr(MoO4)2 експериментально показано, що в шаруватих ян-теллерівських кристалах в умовах, близьких до умов критичної точки на фазовій діаграмі в площині (Н,j), під дією електромагнітного НВЧ поля можуть створюватись різні динамічні стани збуджень кристалічної гратки. Виявлено, що в залежності від потужності мікрохвильового поля можливі переходи від одного динамічного стану до іншого, в тому числі і до хаотичного режиму коливань гратки. Виявлені закономірності таких нерівноважних фазових переходів. Запропоновано сценарій переходу до детермінованого хаосу під дією НВЧ накачки в ян-теллерівському еластику KEr(MoO4)2.
Побудовано фазову діаграму динамічних режимів ян-теллерівського еластика KEr(MoO4)2 в координатах (Н,W), де W-потужність НВЧ –накачки, Н- зовнішнє магнітне поле, в умовах, коли кристал знаходиться в сильно нерівноважному стані.
