О природе низкотемпературной аномалии динамических модулей упругости в кубических кристаллах AIIBVI с примесями 3d-переходных металлов

Abstract

В широкозонных соединениях AIIBVI:3d впервые выделен отрицательный парамагнитный вклад в динамические модули упругости. Этот вклад определен как парамагнитная упругая, или кратко — параупругая восприимчивость. Обнаружена линейная по температуре зависимость величины обратной параупругой восприимчивости в этих системах. Она объяснена вкладом диагональных матричных элементов операторов орбитально-решеточного взаимодействия в зависимость энергии спин-орбитальных состояний 3d-иона от приложенного напряжения (по аналогии с вкладом Кюри в магнитную восприимчивость). Установлено, что для кристаллов AIIBVI, содержащих некрамерсовские 3d-ионы, обратная параупругая восприимчивость с понижением температуры отклоняется от линейного закона, достигая насыщения. Этот эффект объяснен вкладом недиагональных матричных элементов (по аналогии с известным вкладом Ван Флека в магнитную восприимчивость парамагнетиков).

У широкозонних сполуках AIIBVI:3d вперше виділено негативний парамагнітний внесок у динамічні модулі пружності. Цей внесок визначено як парамагнітна пружна, або коротко — парапружна сприйнятливість. Виявлено лінійну по температурі залежність величини зворотньої парапружної сприйнятливості в цих системах. Їі пояснено внеском діагональних матричних елементів операторів орбітально-граткової взаємодії у залежність енергії спін-орбітальних станів 3d-іона від прикладеної напруги (за аналогією з внеском Кюрі в магнітну сприйнятливість). Встановлено, що для кристалів AIIBVI, що містять нікрамерівські 3d-іони, зворотна парапружна сприйнятливість зі зниженням температури відхиляється від лінійного закону, досягаючи насичення. Цей ефект пояснено внеском недіагональних матричних елементів (за аналогією з відомим внеском Ван Флека в магнітну сприйнятливість парамагнетиків).

The negative paramagnetic contribution to dynamic elastic moduli was detected for the first time in wide band-gap AIIBVI:3d compounds. It was determined as a paramagnetic elastic or briefly paraelastic susceptibility. It was found that these compounds had a linear temperature dependence of inverse paraelastic susceptibility. It was explained by the contribution of diagonal matrix elements of orbit-lattice interaction operators to the dependence of spin-orbit state energy on applied strain by analogy with the Curie contribution to magnetic susceptibility. The inverse paraelastic susceptibility in AIIBVI crystals containing non-Kramers 3d-ions was found to deviate from the linear law reaching the saturation with decreasing temperature. This effect was attributed to the off-diagonal matrix element contribution by analogy with the well-known Van Vleck contribution to magnetic susceptibility of paramagnet.