Рамановское рассеяние света на низкоэнергетических электронных возбуждениях иона Tb³⁺ в кристалле KTb(WO₄)₂

Abstract

Исследован спектр рамановского рассеяния света в монокристалле KTb(WO₄)₂ в области частот 3–950 см⁻¹ при температурах 5, 80 и 300 К. Определена симметрия всех 36 предсказываемых теоретико-групповым анализом колебательных возбуждений. Температурное поведение спектров рассеяния указывает на отсутствие фазового перехода в изученном интервале температур. Обнаружены низкоэнергетические электронные переходы между уровнями основного мультиплета ⁷F⁶ иона Tb³⁺, расщепленного в кристаллическом поле с симметрией С₂. Установлено, что первый возбужденный электронный квазидублет состоит из двух синглетных уровней с разной симметрией и отделен достаточно большой (~ 75 см⁻¹) энергией от основного квазидублета. Исследовано поведение всех экспериментально обнаруженных уровней во внешнем магнитном поле H ⊥ С₂ и H || С₂. Результаты исследований подтверждают, что при низких температурах реализуется практически чистый случай изинговской анизотропии и рассматриваемый магнетик можно считать системой двухуровневых магнитных ионов.

Досліджено спектр раманівського розсіювання світла в монокристалі KTb(WO₄)₂ в області частот 3–950 см⁻¹ при температурах 5, 80 и 300 К. Визначено симетрію всіх 36 передбачених теоретико-груповим аналізом коливальних збуджень. Температурна поведінка спектрів розсіювання вказує на відсутність фазового переходу у вивченому интервалі температур. Виявлено низькоенергетичні електронні переходи між рівнями основного мультиплету ⁷F⁶ іону Tb³⁺, що розщеплений у кристалічному полі з симетрією С₂. Встановлено, що перший збуджений електронний квазідублет складається з двох синглетних рівней з різною симетрією та відділений достатньо великою (~ 75 см⁻¹) енергією від основного квазідублету. Досліджено поведінку всіх експериментально виявлених рівней у зовнішньому магнітному полі H ⊥ С₂ та H || С₂. Результати досліджень підтверджують, що при низьких температурахреалізуєтьсяпрактично чистий випадок ізінгівської анізотропії та що магнетик, який розглядається, можна вважати системою двохрівневих магнітних іонів.

The Raman scattering spectrum of a KTb(WO₄)₂ single crystal is investigated in a frequency range 3–950 cm⁻¹ at temperatures 5, 80, and 300 K and their symmetry is determined. All 36 vibrational modes predicted by the group theory analysis are detected. The temperature dependence of the scattering spectra suggests that there is no phase transition in the above temperature range. It is found that there are low-energy electron transitions between the levels of main multiplet ⁷F⁶ of ion Tb³⁺ split by the crystal field of symmetry C₂. The first excited electron quasi-doublet consists of two singlet levels of different symmetry, and it is separated from the main quasi-doublet by rather high energy (~ 75 cm⁻¹). The behavior of all detected levels is investigated in external magnetic fields H ⊥ C₂ and H || C₂. The experimetal results support the view that at low temperatures the case of pure Ising anisotropy is realized, and that the underconsideration magnet may be regarded as a system of two-level magnetic ions.