Экситон-магнонная структура спектра поглощения света антиферромагнитного MnPS₃

Abstract

В спектре поглощения света квазидвумерного антиферромагнетика MnPS3 в области оптического перехода ⁶A₁g(⁶S) → ⁴A₁g,⁴Eg(⁴G) обнаружена экситон-магнонная структура, включающая чисто экситонную линию с энергией 21223,5 см⁻¹ и экситон-магнонную полосу с энергией максимума 21328 см⁻¹ при температуре 1,7 К. Проведены температурные исследования спектров в диапазоне 1,7–80 К, а также исследования во внешних магнитных полях напряженностью до 60 кЭ. В магнитном поле, направленном вдоль оси легкого намагничивания z, наблюдается расщепление экситонной линии, обусловленное неэквивалентностью магнитных подрешеток относительно внешнего поля. Поведение компонент расщепления, наблюдаемое в области спин-ориентационного перехода (35–41 кЭ), является характерным для фазовых переходов второго рода.

В спектрі поглинання світла квазідвовимірного антиферомагнетика MnPS3 в області оптичного переходу ⁶A₁g(⁶S) → ⁴A₁g,⁴Eg(⁴G) виявлено екситон-магнонну структуру, що складається з чисто екситонної лінії з енергією 21223,5 см⁻¹ і екситон-магнонної смуги з енергією максимуму 21328 см⁻¹ при температурі 1,7 К. Проведено температурні дослідження спектрів в діапазоні 1,7–80 К, а також дослідження в зовнішніх магнітних полях напружністю до 60 кЕ. В магнітному полі, яке направлено вздовж осі легкого намагнічування z, спостерігається розщеплення екситонної лінії, що зумовлено нееквівалентністю магнітних підграток відносно зовнішнього поля. Поведінка компонент розщеплення, що спостерігається в області спін-орієнтаційного переходу (35–41 кЕ), є характерною для фазових переходів другого роду.

An exciton-magnon structure is observed in the optical absorption spectrum of quasi-two-dimensional antiferromagnet MnPS3 in the region of optical transition ⁶A₁g(⁶S) → ⁴A₁g,⁴Eg(⁴G). The structure includes an exciton line with the energy of 21223.5 cm⁻¹ and an exciton-magnon absorption band with the maximum energy of 21328 cm⁻¹ at T = 1.7 K. The spectra are studied in the temperature range of 1.7–80 K at external magnetic fields up to 60 kOe. In the magnetic field directed along the easy axis z, an exciton line splitting is observed, which is related to the nonequivalence of magnetic sublattices with respect to external field. The behavior of splitting components in the region of spin-orientation transition (35–41 kOe) is typical of the second-order phase transitions.