Введение, постановка задачи 3
Кристаллическая структура SrR2O4 4
Рост кристаллических образцов SrY2O4:Ho 5
Спектрометр ЯМР 11
Описание эксперимента 14
Спин-решеточная релаксация 16
Результаты эксперимента 23
Обсуждение результатов 24
Заключение 27
Список использованных источников 28
В настоящее время активно изучаются соединения, проявляющие свойства фрустрированного магнетизма. Термин “магнитная фрустрация” описывает неспособность магнитной системы удовлетворить всем конкурирующим взаимодействиям, чтобы установить единственное основное состояние. При наличии антиферромагнитных обменных взаимодействий магнитные моменты, расположенные в вершинах треугольника или тетраэдра, проявляют геометрическую фрустрацию. Известными примерами систем, в которых фрустрация играет ключевую роль в установлении высоко вырожденного основного состояния и низкотемпературных свойств, таких как уменьшенная критическая температура, являются структуры кагомэ, пирохлора и граната. Постоянно обнаруживаются новые магнитные материалы, которые проявляют свойства геометрической фрустрации. Поведение данных систем зачастую сложно, многие магнитные материалы остаются в неупорядоченном состоянии до очень низких температур: традиционные примеры - это спиновые жидкости и спиновые стекла.
Соединения вида SrR2O4 относятся к недавно открытым материалам, проявляющим свойство магнитной фрустрации. Большое число работ посвящено исследованию данных соединений, во многих обнаруживались необычные физические свойства. В частности, в SrHo2O4 было обнаружено различное магнитное упорядочение магнитных моментов Ho в различных цепочках: ближний порядок в цепочках Ho1 и дальний порядок в цепочках Ho2 [1-3]. Однако имеется всего нескольких статей, в которых изучались спектроскопические характеристики одиночного иона в решетке данного соединения SrR2O4, и зачастую результаты противоречат друг другу. Например, в [4] данные неупругого рассеяния нейтронов и дифракционные эксперименты показали, что основные состояния обоих Ho1 и Ho2 позиций в кристаллическом поле - электронные синглеты, отделенные от ближайших возбужденных синглетов энергиями 1 meV для Ho1 и 0.3 meV для Ho2. Но в [3] утверждается, что основное состояние Ho в обеих позициях - электронный дублет. Недавние оптические и ЭПР—эксперименты [5] на разбавленных монокристаллах SrY2O4: Ho показали, что основное состояние гольмия в обеих позициях - это электронный синглет, т.е. ион
Дополнительные данные о свойствах иона в синглетом основном состоянии могут быть получены из «усиленного» ЯМР, например, как было сделано в [6] для HoF3. Для проведения указанного эксперимента авторам пришлось построить спектрометр ЯМР, работающий на частоте в несколько гигагерц [7].
Некоторая информация о свойствах основного синглетного состояния иона гольмия может быть получена из ЯМР соседних диамагнитных ионов. В настоящей работе представлены результаты наблюдений ЯМР на ядрах иттрия и измерений температурной зависимости ядерной спинрешеточной релаксации в магнитно-разбавленных монокристаллах SrY2O4: Ho , содержащих примесные ионы гольмия с концентрациями 0.2 и 5.0 ат.%.
Была изучена ядерная спин-решеточная релаксация Y в монокристаллах SrY2O4:Ho в магнитном поле B, параллельном кристаллической оси с, в температурном диапазоне 2.5-180 K. Анализ экспериментальных данных показал, что 89Y при T < 20 K релаксирует благодаря флуктуациям магнитного поля, создаваемого переходами иона гольмия между основным состоянием и первым возбужденным зеемановским подуровнем мультиплета I8 Ho1 .
