Лаборатория радиоспектроскопии диэлектриков

Кристаллическая структура LiCu₂O₂ состоит из двух линейных цепочек ионов меди Cu²⁺, распложенных вдоль кристаллографической оси b и формирующих зигзагообразные лестницы (рис. 1). Лестницы изолированы друг от друга ионами лития Li+, расположенными в (ab) плоскостях, и слоями немагнитных ионов меди Cu⁺.

Рис. 1. Кристаллическая структура LiCu₂O₂. 

Из анализа возможных путей реализации анизотропного обменного взаимодействия, мы предполагаем, что три вида анизотропных обменных взаимодействий дают вклад в ширину линии ЭПР. Это анизотропное обменное взаимодействие между спинами ионов меди в цепочке J₂, между соседними цепочками в одной лестнице J₁ и взаимодействие Дзялошинского-Мория D между спинами меди в цепочке. Вектор Дзялошинского-Мория направлен вдоль оси а, так как нет центра инверсии в связи ионов меди через апикальные кислороды (см. рис.2а).  В локальной системе координат сумма диагональных компонент тензора анизотропного симметричного обменного взаимодействия равна нулю.

Для описания угловой зависимости  ширины линии ЭПР в кристалле LiCu₂O₂ были использованы три анизотропных обменных взаимодействий в локальных системах координат: J₂ в цепочке    J^z′z′₂ = -2J^x′x′₂ = -2J^y′y′₂,  J₁ между соседними цепочками J^{y′′y′′}₁ = -2J^{x′′x′′}₁ = -2J^{z′′z′′}₁ , а также компонента вектора Дзялошинского - Мория D_a.  Из анализа экспериментальных данных в трех кристаллографических плоскостях получены абсолютные величины анизотропных обменных взаимодействий, которые при Т=300К равны:  J^{y′′y′′}₁ = 1.20К; J^z′z′₂ = -1.90K; D_a=5.23K. Знаки анизотропного обменного взаимодействия были определены из теоретического анализа обменных связей. Экспериментальные и теоретически рассчитанные угловые зависимости ширины линии ЭПР в LiCu₂O₂ приведены на рис.2b.

 

Рис.2. а) Фрагмент структуры LiCu₂O₂. Большие шары – медь, маленькие – кислород, серые орбитали – основное состояние, закрашенные (черные) – возбужденные состояния; b) угловые зависимости ширины линии ЭПР при Т=300К в LiCu₂O₂.

Публикации

1. Seidov Z., Gavrilova T. P., Eremina R. M., Svistov L. E., Bush A. A., Loidl A., Krug von Nidda H. -A.: Anisotropic exchange in LiCu₂O₂. Phys. Rev. B (2017), https://arxiv.org/pdf/1705.01324.

2. Eremina R.M.: Anisotropic exchange and effective crystal field parameters for low dimensional systems, EPR data. Magn. Reson. in Solids. 16, № 1, 14102 (1–8) (2014).

3. Lysogorskiy Y.V., Eremina R.M., Gavrilova T.P., Nedopekin O.V., Tayurskii D.A.: Vibrational and magnetic properties of crystalline CuTe₂O₅. Письма в ЖЭТФ 100, № 10, 736-740 (2014).

4. Fayzullin M.A., Eremina R.M., Eremin M.V., Dittl A., van Well N., Ritter F., Assmus W., Deisenhofer J., Krug von Nidda H.-A., Loidl A.: Spin correlations and Dzyaloshinskii-Moriya interaction in Cs₂CuCl₄. Phys. Rev. B 88, № 17, 174421 1–7 (2013).

5. J. Deisenhofer, S. Schaile, J. Teyssier, Zhe Wang, M. Hemmida, H.-A. Krug von Nidda, R. M. Eremina, M. V. Eremin, R. Viennois, E. Giannini, D. van der Marel, and A. Loidl.: Electron spin resonance and exchange paths in the orthorhombic dimer system Sr₂VO₄. Phys. Rev. B 86, 214417(1-6) (2012).

6. Eremin M. V., Deisenhofer J., Eremina R. M., Teyssier J., van der Marel D., and Loidl A.: lternating spin-orbital order in tetragonal Sr₂VO₄.Phys.Rev.B 84.212407 (2011).

7. Eremina R.M., Gavrilova T.P., Geunther A., Wang Z., Lortz R., Johnsson M., Berger H.,Krug von Nidda H.A., Deisenhofer J., Loidl A.:Magnetization and specific heat of the dimer system CuTe₂O₅. Eur. Phys. J. B 84. p.391–395 (2011).

8. J. Teyssier, R. Viennois, E. Giannini, R. M. Eremina, A. Günther, J. Deisenhofer, M. V. Eremin, and D. van der Marel.: Optical study of phonons and electronic excitations in tetragonal Sr₂VO₄. Phys. Rev. B 84, 205130(1-6) (2011).

Исследования методом ЭПР манганита иттербия, имеющего гексагональную структуру, показали, что спектр состоит из двух перекрывающих друг друга линий, наличие которых в спектрах магнитного резонанса отчетливо видно в Х, Q, W-диапазонах (рис. 1). Было установлено, что эффективное значение g –фактора первой линии сильно зависит от диапазона измерений и составляет: в Х- 4.48, в Q-диапазоне 2.193, в W-диапазона - 2.09. Для второй линии значение эффективного g- фактора не зависит от частоты СВЧ и равно: 1,98 в X-диапазоне; 2.02 в Q- диапазоне; 2.02 в W- диапазоне. Кроме того, необходимо отметить, что разница между значениями резонансных полей парамагнитной и ферромагнитной линий практически не зависит от диапазона измерений и составляет: 1500 Ое в Х-диапазоне; 1450 Oe в Q-диапазоне, 1580 Ое в W-диапазона. Поскольку сильная зависимость g-фактора от частоты СВЧ первого сигнала не характерна для линий парамагнитного резонанса, а резонансное значение поля смещается в низкие поля практически на одно и тоже значение, и не зависит от диапазона СВЧ, то предполагалось, что первая линия- это сигнал ферромагнитного резонанса от ферромагнитно коррелированных областей. Вторая линия наблюдается от парамагнитной области. Природа ферромагнитного сигнала может быть связана с дефицитом ионов иттербия, установленным с помощью рентген - структурного анализа. Вблизи вакансий ионов иттербия структура решетки искажена, валентность ионов марганца изменяется с Mn³⁺ на Мn⁴⁺, и результате двойного обмена между спинами ионов марганца образуются ферромагнитно коррелированные области.


Рис.1. Вид спектров магнитного резонанса в X- Q- и W- диапазонах. Сплошная линия – расчет. Ниже показаны линии ферромагнитного и парамагнитного резонансов.

Публикации

1. Eremina R.M., Gavrilova T.P., Yatsyk I.V., Zaripov R.B., Sukhanov A.A., Shustov V.A., Lyadov N.M., Chichkov V.I., Andreev N. V.: Magnetic Resonance Investigations of h-YbMnO₃. Appl. Magn. Reson. 47, № 8, 869-879 (2016).

2. Ерёмина Р.М., Шарипов К.Р., Мингалиева Л.В., Баделин А.Г.: Суперпарамагнитные свойства манганитов лантана La_1–xSr_xMn_0.925Zn_0.075O₃ (x = 0.075, 0.095, 0.115). Письма в ЖЭТФ 98, вып. 12, 952–956 (2013).

3. Ерёмина Р.М., Шарипов К.Р., Мингалиева Л.В., Файзрахманов И.А., Баделин А.Г., Евсеева А.В.: Исследование свойств керамики La_1−xSr_xMn_0.925Zn_0.075O₃ (x = 0.075, 0.095, 0.115). ФТТ 54, вып. 6, 1090-1095 (2012).

4. Нигьматуллина И.И., Парфенов В.В., Родионов А.А., Ибрагимов Ш.З., Еремина Р.М.: Магнитная микроструктура стронций замещенных ферроманганитов тулия Tm_0.65Sr_0.35Mn_1−xFe_xO₃ (x = 0.3−0.4). ФТТ 54, вып. 10, 1873-1877 (2012).

5. Eremina R.M., Fazlizhanov I.I., Yatsyk I.V., Sharipov K.R., Pyataev A.V., Krug von Nidda H.-A., Pascher N., Loidl A., Glazyrin K.V., Mukovskii Ya.M.: Phase separation in paramagnetic Eu_0.6La_0.4−xSr_xMnO₃. Phys.  Rev. B 84, 064410 (1-7) (2011).

6. Еремина Р.М., Нигьматуллина И.И., Парфенов В.В., Ибрагимов Ш.З., Пятаев А.В., Назипов Р.А.: Исследование магнитного фазового расслоения в керамике Eu_0.65Sr_0.35Mn_1-xFe_xO₃ методами ЭПР и мессбауэровской спектроскопии. ФТТ 52, № 11, 2245-2249 (2010).

Проведенные исследования магнитных свойств тонких пленок орторомбического феррита лютеция o-LuFeO₃, нанесенных на диэлектрическую подложку SrTiO₃, свидетельствуют о присутствии ферромагнитной фазы в исследуемом образце, хотя объемные образцы o-LuFeO₃ находятся в антиферромагнитном состоянии вплоть до температур T_N ~ 600 К. На рисунке 1а представлены температурные зависимости магнитной восприимчивости, измеренные при значениях внешнего магнитного поля Н=1000 Э и 2000 Э. Магнитная восприимчивость может быть представлена как сумма вкладов от двух фаз: парамагнитной и ферромагнитной χ=χ_ferr+χ_par, где χ_par – парамагнитный вклад, описываемый законом Кюри χ_par=C/T; а ферромагнитный χ_ferr=M_ferr/H, где M_ferr – намагниченность ферромагнитной фазы. Присутствие ферромагнитной фазы в образце подтверждается наличием петель гистерезиса в полевых зависимостях намагниченности в диапазоне полей от -0.6 кЭ до 0.6 кЭ (рис. 1б).

Температурная зависимость диэлектрического отклика в о-LuFeO₃(101)||SrTiO₃(001) была измерена на частотах от 0.1Гц до 10 МГц в температурном диапазоне от 100 до 450 К (рис. 2). Аномалия диэлектрического отклика наблюдалась ранее в объемных образцах о-LuFeO₃ вблизи температуры антиферромагнитного перехода T_N ~ 600 К, что говорит о связи между диэлектрическими и магнитными свойствами данного образца. В нашем случае эта аномалия проявляется в увеличении ε', наблюдаемом при повышении температуры до 450 К. Мы также наблюдали частотно зависимый максимум диэлектрической проницаемости около 130 К. Аналогичные низкотемпературные аномалии, указывающие на возможное зарядовое упорядочение, наблюдались ранее в керамике о-LuFeO₃.

Рис 1. a) Температурная зависимость M/H- c_diam для LuFeO₃/SrTiO₃, измеренная для значений внешнего магнитного поля 1000 Э и 2000 Э; б) петли гистерезиса, измеренные при температурах Т=5К и Т=100К.

Рис. 2. Температурная зависимость реальной части ε' диэлектрической проницаемости тонкой пленки LuFeO₃ для различных частот.

Публикации

1. Eremina R., Seidov Z., Ibrahimov I., Najafzade M., Aljanov M., Mamedov D., Gavrilova T., Gilmutdinov I., Chichkov V., Andreev N.: Magnetization of manganite thin films on ferroelectric substrates. JMMM, doi:10.1016/j.jmmm.2016.12.108 (2016).

2. Гаврилова Т. П., Еремина Р. М., Яцык И. В., Фазлижанов И.И., Родионов А. А., Мамедов Д.В., Андреев Н. В., Чичков В. И., Муковский Я. М.: Спектры ЭПР тонкой пленки GdMnO₃ на подложке SrTiO₃. Письма в ЖЭТФ 98, №7, 434-438 (2013).

3. Яцык И. В., Мамедов Д.В., Фазлижанов И.И., Гаврилова Т.П., Еремина Р.М., Андреев Н.В., Чичков В.И., Муковский Я.М., Круг фон Нидда Х.-А, Лоидл А.: ЭПР GdMnO₃: монокристалла и тонкой плёнки на подложке LaAlO₃. Письма в ЖЭТФ 96, 455- 459 (2012).

Новые композитные материалы состава (La_0.7Sr_0.3MnO₃)_x(CaCu₃Ti₄O₁₂)_1-x (0.01<x<0.3) и были получены с использованием методики стандартного твердотельного синтеза. При этом в стехиометрическую смесь оксидов CaO:3CuO:4TiO₂ добавлялись уже синтезированные микрочастицы лантан-стронциевого манганита LSMO, которые выступали в качестве ядра для кристаллизации CaCu₃Ti₄O₁₂ (ССТО) (рис. 1а). Размер и форма гранул полученных двухкомпонентных материалов не зависели от концентрации х ферромагнитного материала. Для всех концентраций, кроме наименьшей х=0.01 гранулы имели форму близкую к кубической с четко выделенными гранями и ребрами (рис. 1б).



Рис. 1. (а) ТЕМ изображение композита (La_0.7Sr_0.3MnO₃)_0.05(CaCu₃Ti₄O₁₂)_0.95.
(б) СЭМ изображение гранул композита (La_0.7Sr_0.3MnO₃)_0.3(CaCu₃Ti₄O₁₂)_0.7.

На основании проведенных экспериментов магнитно-резонансными методами и методами магнитометрии определены граничные концентрации изменения магнитных свойств композитов, которые коррелируют с границами структурных изменений в (La_2/3Sr_1/3MnO₃)_x(CaCu₃Ti₄O₁₂)_1-x (0.01<x<0.3). Выше концентрации х=0.1 магнитные свойства композитов определяются как сумма свойств отдельных компонент (ферромагнитная + парамагнитная), не демонстрируя взаимного влияния друг на друга. Ниже концентрации х=0.1 механизм формирования магнитных свойств гораздо более сложный, предполагающий сильное взаимное влияние компонент композитного материала друг на друга. Данный экспериментальный факт, что концентрация х=0.1 является особенной, можно видеть на рис. 2а, где приведена температурная зависимость намагниченности нескольких образцов. При концентрации х=0.1 на экспериментальных кривых становится четко различимо почти горизонтальное плато ниже температуры Т<210K, обусловленное ферромагнитным вкладом в намагниченность, не зависящим от температуры.

Аналогичная картина наблюдается при изучении магнитно-резонансных свойств. При высоких концентрациях, начиная с х=0.1, магнитно-резонансные свойства в значительной степени определяются свойствами ферромагнитной компоненты (LSMO), и форма линии спектра магнитного резонанса претерпевает видимые изменения при переходе через эту концентрацию (рис. 2а). При наименьшей изучаемой концентрации х=0.01 магнитно-резонансные свойства определяются свойствами парамагнитной компоненты (ССТО). Для промежуточных концентраций 0.01 < x < 0.1 магнитно-резонансные свойства демонстрируют сильное взаимное влияние двух компонент композита в (La_2/3Sr_1/3MnO₃)_x(CaCu₃Ti₄O₁₂)_1-x. 

Рис. 2. (а) Температурная зависимость намагниченности M в магнитном поле H=1000 Э, (b) концентрационная эволюция спектров магнитного резонанса в Х-диапазоне при комнатной температуре T=300K для (La_0.7Sr_0.3MnO₃)_x(CaCu₃Ti₄O₁₂)_1-x (x=0.01, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3).

Публикации

1. Gavrilova T.P., Eremina R.M., Yatsyk I.V., Gilmutdinov I.F, Kiiamov A.G., Lyadov N.M., Kabirov Yu.V.: Magnetic Properties of (La_0.7Sr_0.3MnO₃)_x(CaCu₃Ti₄O₁₂)_1-x Nanostructured Composites. Journal of Alloys and Compounds 714, 213-224 (2017).

2. Eremina R.M., Sharipov K.R., Yatsyk I.V., Lyadov N.M., Gilmutdinov I.F., Kiiamov A.G., Kabirov Yu.V., Gavrilyachenko V.G., Chupakhina T.I.: Magnetic properties of (SrFe₁₂O₁₉)_x(CaCu₃Ti₄O₁₂)_1−x composites. ЖЭТФ 150, вып. 1, 144-150 (2016).

Угловые зависимости спектров Hg_0.76Cd_0.24Te:Ag⁺ монокристалла показаны на рисунке 1, где видны сильные колебания производной микроволнового поглощения при низких температурах (4.2-20 К) и в магнитном поле до 10 кОе и до 30 кОе в PPMS-9 измерениях.

Рис. 1. Угловые зависимости микроволнового поглощения в	Рис. 2. Зависимость периода осцилляций от магнитного поля

Колебания производной СВЧ мощности соответствуют поперечного магнетосопротивления Δρ/ρ и намагниченность ΔM/M. Мы установлены период зависимость высокочастотных колебаний по формуле: ΔH = ΔH₀(1+κ ·H²), где Н – внешнее магнитное поле, κ = 4,84×10^-7 Oe^-2 – коэффициент магнитосопротивления и DH₀ = 55 Oe^-2 – коэффициент пропорциональности определены с точностью экспериментальной погрешности, κ и DH₀ являются одинаковыми для всех направлений внешнего магнитного поля относительно кристаллографических осей кристалла, для X- и Q-диапазонов и для спектра намагниченности  полученного на PPMS-9 (см рисунок 2). Такое поведение было связано с зависимостями удельного сопротивления от магнитного поля, согласно.

Периоды колебаний D(H^-1) в обратном магнитном поле равны 2,8-3,23× 10^-5 Ое^-1, концентрация носителей n_s была определена при напряжённости H=4kОe по формуле:n_s =e/(πη Δ(H^-1)) = 4,48 – 5,17 ×10²¹ cm^–2. Мы исследовали температурные зависимости квантовых осцилляции для Hg_0.76Cd_0.24Te:Ag⁺, от 6 до 12 К (рисунок 3 (а) и 3 (b)).

Рисунок 3 (а) Температурная зависимость микроволнового поглощения,
(b) температурная зависимость относительной амплитуды осцилляций

Уменьшение амплитуды колебаний в 2D газе определяется следующим уравнением:    A(T)/A(T₀)=Tsinh αT₀/(T₀sinh αT), где T₀=6K, наилучшая аппроксимация достигается при α = 0,38. Из соотношения для расчёта эффективной массы: m*=α·e·h·H/(2π²k_B)=γ·m, где k_B – постоянная Больцмана, h – постоянная планка, Н – магнитное поле, получаем γ=0,065±0,002 или  1/ γ ≈ 15,4.

В синтетическом форстерите (Mg₂SiO₄) обнаружены и исследованы ионы двухвалентного железа. Установлено, что ионы Fe²⁺ занимают октаэдрические позиции М1 и М2. Получены спектральные параметры позволяющие теоретически описать поведение энергетических уровней в магнитном поле. На рис 1. представлены частотно-полевые зависимости резонансных переходов для позиции М2. Из оценки интегральных интенсивностей линий ЭПР определено отношение относительных концентраций двухвалентного железа в разных кристаллографических позициях (М1:М2 ~ 1:3).

Рис.1. Частотно-полевая зависимость резонансных переходов Fe²⁺ в кристалле форстерита. Позиция М2.

Измерены спектры ЭПР изоструктурных кристаллов LiYF₄ и LiLuF₄, активированных ионами Dy³⁺, Er³⁺ и Ho³⁺, при температуре 4.2 К в области частот 40-800 GHz. Обнаружены и исследованы эффекты, обусловленные изотопическим беспорядком в литиевых подрешетках. На рис.2 представлены спектры ЭПР иона Ho³⁺ в кристалле ⁷Li_1-с⁶Li_cYF₄ на частотах 205 ГГц (а) и 250 ГГц (б), демонстрирующие проявления изотопического эффекта. Показано, что доминирующую роль в формировании изотопической структуры сигналов ЭПР играют индуцированные дефектами массы локальные деформации кристаллической решетки.

Рис. 2. Изотопическая структура сверхтонких компонент линий ЭПР примесных ионов Ho³⁺(концентрация 0.1%) в кристаллах ⁷Li_1-с⁶Li_cLuF₄.

В монокристаллах синтетического форстерита (Mg₂SiO₄), легированных гольмием, тулием и тербием, исследованы парамагнитные центры, образованные примесными ионами. Для всех центров определены положение примесного иона в кристаллической решетке, величина магнитного момента и энергия первого возбужденного штарковского уровня. Для ионов гольмия и тербия обнаружена аномально высокая концентрация димерных ассоциатов, значительно превосходящая концентрацию, соответствующую статистическому распределению примесных ионов в кристаллической решетке. Идентификация одиночных ионов и димерных ассоциатов проводилась по характерной сверхтонкой структуре спектров ЭПР. Для одиночного иона и димерного ассоциата сверхтонкая структура должна состоять из 2I+1 или (2I+1)² линий, соответственно, где I – величина ядерного спина. Например, для гольмия единственный стабильный изотоп ¹⁶⁵Ho имеет ядерный спин I=7/2. Поэтому сверхтонкая структура спектра ЭПР иона гольмия содержит 8 или 64 линий для одиночного иона и димерного ассоциата, соответственно. Примеры экспериментальных спектров ионов Ho³⁺ в форстерите приведены на рис. 3.

Рис. 3. Сверхтонкая структура спектров ЭПР примесных ионов гольмия в форстерите. n - частота записи спектра.

В монокристаллах синтетического форстерита, легированного хромом, и солегированных хромом и литием, определена структура примесных центров, образованных ионами двух-, трех- и четырехвалентного хрома. Установлено влияние условий выращивания и ионизирующего облучения на относительную концентрацию ионов хрома разной валентности. Показано, что около половины всех примесных ионов хрома в кристаллах форстерита находятся в двухвалентном состоянии.

Для ряда некрамерсовых парамагнитных ионов (Cr²⁺, Ni²⁺, Fe²⁺ и Tm³⁺) в синтетическом форстерите на спектрах ЭПР вблизи нулевого значения магнитного поля обнаружены узкие линии, ширина которых значительно меньше ширины неоднородно уширенных резонансных переходов и сравнима с шириной однородных спиновых пакетов неоднородно уширенной линии. Появление узких линий объясняется резким уменьшением резонансного поглощения микроволнового излучения в магнитном поле, соответствующем нулевому значению производной зависимости частоты перехода от магнитного поля и эффекту Ханле при пересечении сверхтонких электронно-ядерных уровней парамагнитного иона. Данный эффект иллюстрируют спектры иона Tm³⁺, замещающего Mg²⁺ в позиции М2 кристаллической решетки форстерита, представленные на рис. 4. Видно, что при приближении частоты записи спектров к величине начального расщепления между электронными уровнями основные резонансные линии исчезают, а вблизи нулевого значения магнитного поля появляются новые узкие линии.

Рис. 4. Экспериментальные спектры иона Tm³⁺ в Mg₂SiO₄. Цифры рядом со спектрами соответствуют рабочей частоте спектрометра, на которой записывался спектр.

Публикации

1. Важенин В.А., Потапов А.П., Асатрян Г.Р., Петросян А.Г., Ованесян К.Л., Фокин А.В., Шакуров Г.С.: Парамагнитный резонанс иттрий-алюминиевого граната, легированного ионами ¹⁵¹Eu²⁺. ФТТ 58, № 12, 2406-2410 (2016).

2. Gorshunov B.P., Torgashev V.I., Zhukova E.S., Thomas V.G., Belyanchikov M.A., Kadlec C., Kadlec F., Savinov M., Ostapchuk T., Petzelt J., Prokleška J., Tomas P.V., Pestrjakov E.V., Fursenko D.A., Shakurov G.S., Prokhorov A.S., Gorelik V.S., Kadyrov L.S., Uskov V.V., Kremer R.K., Dressel M.: Incipient ferroelectricity of water molecules confined to nano-channels of beryl. Nature Communications 7, 12842 1-10 (2016).

3. Zhevstovskikh I.V., Gudkov V.V., Sarychev M.N., Bersuker I.B., Averkiev N.S., Zherlitsyn S., Yasin S., Shakurov G.S., Ulanov V.A., Surikov V.T.: Numerical adiabatic potentials of orthorhombic Jahn-Teller effects retrieved from ultrasound attenuation experiments. application to the SrF₂:Cr crystal. Journal of Applied Physics 119, № 22, 225108 1-7 (2016).

4. Соловаров Н.К., Тарасов В.Ф., Жариков Е.В.: Эффекты спиновой динамики в субмиллиметровой ЭПР-спектроскопии примесных ионов тулия в синтетическом форстерите. Письма в ЖЭТФ 104, № 1-2, 91-96 (2016).

5. Тарасов В.Ф., Соловаров Н.К., Жариков Е.В.: Проявление эффекта Ханле в субмиллиметровой ЭПР-спектроскопии примесных ионов тулия в синтетическом форстерите Оптика и спектроскопия 121, № 4, 614-620 (2016).

6. Gorshunov B.P., Zhukova E.S., Torgashev V.I., Motovilova E.A., Lebedev V.V., Prokhorov A.S., Shakurov G.S., Kremer R.K., Uskov V.V., Pestrjakov E.V., Thomasi V.G., Fursenko D.A., Kadlec C., Kadlec F., Dressel M.: THz-IR spectroscopy of single H₂O molecules confined in nanocage of beryl crystal lattice. Phase Transitions 87, 966–972 (2014).

7. Shakurov G.S., Chukalina E.P., Popova M.N., Malkin B.Z., Tkachuk A.M.: Random strain effects in optical and EPR spectra of electron-nuclear excitations in CaWO₄:Ho³⁺ single crystals. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 24727–24738 (2014).

8. Zhukova E.S., Gorshunov B.P., Torgashev V.I., Lebedev V.V., Shakurov G.S., Kremer R.K., Pestrjakov E.V., Thomas V.G., Fursenko D.A., Dressel M.: Quantum behavior of water molecule in gemstone: terahertz fingerprint. J. Phys.: Conf. Ser. 486, 012019 (1–2) (2014).

9. Zhukova E.S., Gorshunov B.P., Torgashev V.I., Lebedev V.V., Shakurov G.S., Kremer R.K., Pestrjakov E.V., Thomas V.G., Fursenko D.A., Dressel M.: Vibrational states of water molecule in a nanocavity of beryl crystal lattice. J. Chem. Phys. 140, 224317 (1–11) (2014).

10. Gorshunov B.P., Zhukova E.S., Torgashev V.I., Lebedev V.V., Shakurov G.S., Kremer R.K., Pestrjakov E.V., Thomas V.G., Fursenko D.A., Dressel M.: Quantum behavior of water molecules confined to nanocavities in gemstones. J. Phys. Chem. Lett. 4, № 12, 2015–2020 (2013).

11. Ахметзянов Д.А., Дудникова В.Б., Жариков Е.В., Житейцев Е.Р., Зайцева О.Н., Коновалов А.А., Тарасов В.Ф.: ЭПР-исследования влияния парциального давления кислорода в атмосфере роста на концентрацию центров хрома в синтетическом форстерите. ФТТ 55, № 3, 471-478 (2013).

12. Gracheva I.N., Rodionov A.A., Silkin N.I., Yusupov R.V., Dudnikova V.B., Zharikov E.V., Tarasov V.F.: EPR study of the vanadium ions in Mg₂SiO₄ crystal. Appl. Magn.Reson. 44, № 6, 561–570 (2013).

13. Ахметзянов Д.А., Дудникова В.Б., Жариков Е.В., Житейцев Е.Р., Коновалов А.А., Тарасов В.Ф.: Исследование методом ЭПР влияния ионизирующего облучения на центры хрома в лазерных кристаллах Mg₂SiO₄: Cr, Li. ФТТ. 55, № 9, 1778-1783 (2013).

14. Асатрян Г.Р., Скворцов А.П., Шакуров Г.С.: Широкополосная эпр-спектроскопия монокристаллов YAlO₃: Tm³⁺. ФТТ 55, № 5, 958-961 (2013).

15. Pytalev D.S., Chukalina E.P., Popova M.N., Shakurov G.S., Malkin B.Z., Korableva S.L.: Hyperfine interactions of Ho³⁺ ions in KY₃F₁₀. Electron paramagnetic resonance and optical spectroscopy studies. Phys. Rev. B 86, 115124 1-9 (2012).

16. Savinkov A.V., Korableva S.L., Dooglav A.V., Tagirov M.S., Shakurov G.S., Suzuki H., Matsumoto K., Abe S.: NMR, high frequency EPR and magnetization studies of YF₃:Tm³⁺ and TmF₃. Journal of Physics: Conference Series 324, № 1, 012033 1-4 (2011).

17. Shakurov G.S., Shcherbakova T.A., Shustov V.A.: High-frequency tunable EPR of Fe²⁺ in the natural and synthetic forsterite. Appl. Magn. Reson. 40, № 1, 135- 145 (2011).

18. Тарасов В.Ф.: Формирователь трапецеидальных импульсов с независимым регулированием амплитуды и крутизны фронта и спада. Приборы и техника эксперимента. 3, 85-87 (2011).

19. Коновалов А.А., Тарасов В.Ф., Дудникова В.Б., Жариков Е.В.: Двух- и трёхвалентный хром в форстерите по данным высокочастотной ЭПР - спектроскопии. ФТТ 51, вып. 8, 1533-1540 (2009).

20. Шакуров Г.С., Аванесов А.Г., Аванесов С.А.: Высокочастотная перестраиваемая ЭПР - спектроскопия некрамерсовых ионов в кристаллах AgGaSe₂:Cr, AgGaS₂:Cr и CdGa₂S₄:Cr. ФТТ 51, вып. 11, 2160-2166 (2009)

21. Шакуров Г.С., Малкин Б.З., Ванюнин М.В., Кораблёва С.Л.: Перестраиваемая высокочастотная ЭПР - спектроскопия кристаллов LiYF₄ и LiLuF₄, активированных редкоземельными ионами. ФТТ 50, вып. 9, 1559-1564 (2008)

22. А.А. Коновалов В.Ф. Тарасов. Миллиметровая и субмиллиметровая ЭПР спектроскопия. Известия ВУЗов. Радиофизика. 2007, т.50, в.10-11, с.897-907.

23. Konovalov A.A., Lis D.A., Subbotin K.A., Tarasov V.F., Zharikov E.V.: High-frequency tunable EPR spectroscopy of Tm³⁺ ions in synthetic forsterite. Appl. Magn. Reson. 30, no. 3-4, 673-682 (2006)

24. Konovalov A.A., Lis D.A., Malkin B.Z., Nikitin S.I., Subbotin K.A., Tarasov V.F., Vorobieva E.N., Zharikov E.V., Zverev D.G.: Multifrequency EPR spectroscopy of Ho³⁺ions in synthetic forsterite. Appl. Magn. Reson. 28, no. 3-4, 267-280 (2005)

25. Никифоров А.Е., Захаров А.Р., Угрюмов М.Ю., Казанский С.А., Рыскин А.И., Шакуров Г.С.: Кристаллические поля гексамерных редкоземельных кластеров во флюоритах. ФТТ 47, вып. 8, 1381-1385 (2005)

26. Salikhov K.M., Tarasov V.F.: Peculiar manifestation of the dipole-dipole interaction between non-Kramers paramagnetic centers as studied by tunable high-frequency EPR spectroscopy. Magn. Reson. Chem. 43, S221-S228 (2005)

27. Shakurov G.S., Vanyunin M.V., Malkin B.Z., Barbara B., Abdulsabirov R.Yu., Korableva S.L.: Direct measurements of anticrossings of the electron-nuclear energy levels in LiYF₄:Ho³⁺with submillimeter EPR spectroscopy. Appl. Magn. Reson. 28, no. 3-4, 251-266 (2005)

28. Уланов В.А., Зарипов М.М. Gaister A.V., Konovalov A.A, Shakurov G.S., Subbotin K.A., Tarasov V.F., Zharikov E.V.: High-frequency two-dimensional spectroscopy of Cr³⁺ and Ho³⁺dimers in synthetic forsterite. Proc. of SPIE, vol. 5478, pp. 46-54. Bellingham 2004.

29. Shakurov G.S., Malkin B.Z., Zakirov A.R., Okhrimchuk A.G., Butvina L.N., Lichkova N.V., Zavgorodnev V.N.: High frequency EPR of Tb³⁺ -doped KPb₂Cl₅ crystal. Appl. Magn. Reson. 26, 579-586 (2004)

30. Аванесов А.Г., Бадиков В.В., Шакуров Г.С.: Высокочастотный ЭПР ионов Cr²⁺ в кристалле CdGa₂S₂. ФТТ 45, вып. 8, 1382-1385 (2003)

31. Гайстер А.В., Жариков Е.В., Коновалов А.А., Субботин К.А., Тарасов В.Ф.: Молекулярная самоорганизация примесных ионов Но³⁺ в синтетическом форстерите. Письма в ЖЭТФ 77, вып. 11, 753-758 (2003)

Группа занимается исследованиями кристаллов типа перовскита, эльпасолита и флюорита методами ЭПР, ДЭЯР, ОДМР и оптической спектроскопии. В распоряжении исследователей имеются спектрометр ЭПР и ДЭЯР на базе ERS-231 (Германия) и изготовленный в КФТИ КазНЦ РАН спектрометр оптико-магнитного резонанса. Исследования проводятся при температурах 4.2 К, 77 К, 7 - 300 К (гелиевая продувка), а также до 2 К при откачке паров гелия.

В качестве примера использования возможностей приведено описание исследования фазового перехода в кристалле Rb₂NaYF₆ [1]. Известно, что гексафториды редкоземельных элементов A₂BLnF₆ (A⁺, B⁺ = Na, K, Cs, Rb; Ln³⁺) при комнатной температуре имеют кубическую структуру. Экспериментально установлено, что многие из них сохраняют эту структуру вплоть до низких температур, например, Cs₂NaYF₆, Cs₂NaScF₆ и т.д. В многочисленных исследованиях также предполагалось, что симметрия кристалла Rb₂NaYF₆ остается кубической в широком температурном интервале (4.2 – 300К).

Рис 1. Структура кристалла Rb₂NaYF₆.

Однако, в процессе исследования методом ЭПР (угловые и температурные зависимости) обнаружено, что ионы Dy³⁺ и Yb³⁺, присутствующие в качестве неконтролируемой примеси, образуют парамагнитные центры тетрагональной симметрии. Это свидетельствует о том, что кристалл обладает низкотемпературным фазовым переходом (ФП). Температура ФП (Т = 150 ± 2К) была установлена в экспериментах по ЭПР парамагнитных дефектов и оптической спектроскопии Yb³⁺.

Рис.2. Температурная зависимость спектров ЭПР парамагнитных дефектов в кристалле Rb₂NaYF₆ при Т = 25 - 185 К.

Рис 3. Фрагменты спектров люминесценции Yb³⁺ в Rb₂NaYF₆ при различных температурах.

Определены эмпирические схемы уровней энергии для Yb³⁺ для кубической и тетрагональных симметрий и определены потенциалы соответствующих кристаллических полей. Последние использованы для анализа искажений кристаллической решетки, происходящих в окрестности Yb³⁺ в процессе ФП. В рамках модели суперпозиции установлено, что октаэдр ионов F^-ближайшего кубического окружения, поворачивается около оси 4-го порядка на угол 2˚. Сами октаэдры слегка деформируются так, что ионы F^-, симметрично располагающиеся в плоскости, перпендикулярной оси поворота, приближаются к примесному иону на 0.02 Å. Ионы фтора, находящиеся на оси поворота, наоборот, удаляются от иона Yb³ на 0.03 Å.

Публикации

1. M.L. Falin, M.M. Zaripov, V.A. Latypov: EPR of Nd³⁺  ions in the common position in a cubic single crystal KZnF₃, Applied Magnetic Resonance 47, 471–477 (2016).

2. M.L. Falin, V.A. Latypov, A.M. Leushin, S.L. Korableva: EPR of Се³⁺ in the Rb₂NaYF₆ single crystal, Journal of Alloys and Compounds  688, 295-300 (2016).

3. M.L. Falin, K.I. Gerasimov, V.A. Latypov, A.M. Leushin, S. Schweizer, J.-M. Spaeth: EPR, ENDOR and optical spectroscopy of Yb³⁺ion in KZnF₃ single crystals, Journal of Physics and Chemistry of Solids 77, 157–163 (2015)

4.  M.L. Falin, K.I. Gerasimov, V.A. Latypov: Determination of the position of the impurity Yb³⁺ion in the CsCaF₃ crystals, Applied Magnetic Resonance 45, № 7, 707-714 (2014)

5. K.I. Gerasimov, S.A. Moiseev, V.I. Morosov, R.B. Zaripov: Room-temperature storage of electromagnetic pulses on a high-finesse natural spin-frequency comb, Physical Review A 90, 042306 (2014)

6. M.L. Falin, K.I. Gerasimov, V.A. Latypov, A.M. Leushin, N.M. Khaidukov: EPR and Optical Spectroscopy of the Structural Phase Transition in the Rb₂NaYF₆ Crystal, Physical Review B 87, № 11, 115145 (2013)

7.  В.Н. Лисин, А.М. Шегеда, К.И. Герасимов: Осцилляции интенсивности фотонного эха в импульсном магнитном поле – зеемановское расщепление в LiLuF₄:Er³⁺, Письма ЖЭТФ 95, вып. 2, 67 (2012)

8. M.L. Falin, K.I. Gerasimov, V.A. Latypov: EPR and optical spectroscopy of the Tm²⁺ ion in the KMgF₃ single crystal, Journal of Luminescence 132, № 10, 2537 (2012)

9. B.Z. Malkin, D.S. Pytalev, M.N. Popova, E.I. Baibekov, M.L. Falin, K.I. Gerasimov, N.M. Khaidukov: Random lattice deformations in rare-earth-doped cubic hexafluoroelpasolites: High-resolution optical spectroscopy and theoretical studies, Physical Review B 86, № 13, 134110 (2012)

10. M.L. Falin, K.I. Gerasimov, V.A. Latypov, A.M. Leushin, A. Hoefstaetter: Magnetic resonance and optical spectroscopy of Yb³⁺ in CsCaF₃ single crystal. An analysis of distortions of the crystal lattice near Yb³⁺, Applied Magnetic Resonance 40, № 1, 65 (2011)

11. M.L. Falin, K.I. Gerasimov, N.M. Khaidukov: Low-frequency optically detected EPR of Sm³⁺ in Cs₂NaYF₆ single crystal, Applied Magnetic Resonance 40, № 1, 31 (2011)

12. Герасимов К.И., Фалин М.Л.: Магнитооптическая спектроскопия и оптическое детектирование ЭПР парамагнитных центров Yb³⁺ кубической симметрии в монокристаллах MeF₂ (Me = Cd, Ca, Pb), ФТТ, 51, №4, 681 (2009)

13. Falin M. L., Anikeenok O. A., Latypov V. A., Khaidukov N. M., Callens F., Vrielinck H., Hoefstaetter A.: Transferred hyperfine interactions for Yb³⁺ ions in CsCaF₃ and Cs₂NaYF₆single crystals: Experimental and ab initio study, Phys. Rev. B, 80, №17, 174110 (2009)

14. М.L. Falin, K.I. Gerasimov, A.M. Leushin, N.M. Khaidukov: Optical Spectroscopy of Yb³⁺ in the Cs₂NaYF₆ single crystal, J. Luminescense, 128, 1103 (2008)

15. M.L. Falin, K.I. Gerasimov, V.A. Latypov, A.M. Leushin: EPR and optical spectroscopy of Yb³⁺ions in CaF₂. An analysis of the structure of tetragonal centers, Appl. Magn. Res., 26 (4), 617 (2004)

16. M. Falin, H. Bill, D. Lovy: EPR of Sm³⁺ in BaFCl Single Crystals: J. Phys.: Condensed Matter, 16 (8), 1293 (2004)

17. M.L. Falin, K.I. Gerasimov, V.A. Latypov, A.M. Leushin: EPR and optical spectroscopy of Yb³⁺ions in SrF₂ and BaF₂. An analysis of distortions of the crystal lattice near Yb³⁺, J. Phys.: Condensed Matter, 2003, 15 (17), 2833 (2003)

18. M.L. Falin, K.I. Gerasimov, V.A. Latypov, A.M. Leushin, H. Bill, D. Lovy: EPR and optical spectroscopy of Yb³⁺ ions in CaF₂ and SrF₂, J. Luminescence, 102-103, 239 (2003)

В антиферромагнетике α-Fe₂O₃ впервые экспериментально обнаружены полезависимая коническая рефракция при распространении поперечного звука вдоль тригональной оси и эффект разделения звуковой энергии на два потока. Установлено, что угол отклонения b вектора групповой скорости при возбуждении невзаимодействующей с магнитным полем моды является постоянной величиной (β≈8.5⁰±0.5⁰), что обусловлено внутренней конической рефракцией, определяемой упругими параметрами среды и не зависит от величины магнитного поля. Получено, что угол отклонения вектора групповой скорости магнитоупругой (МУ) моды (≈7.5⁰±0.5⁰ для H = 12 кЭ), напротив, зависит от величины магнитного поля, увеличивается и стремится к предельному значению, равному β, с ростом поля. Показано, что полевая зависимость угла отклонения определяется магнитными вкладами в компоненты тензора модулей упругости, обусловленными МУ-взаимодействием.

В легкоплоскостном антиферромагнетике α-Fe₂O₃ экспериментально обнаружена дифракция света на звуке в режиме Рамана-Ната, обусловленная линейной модуляцией поляризаций нормальных оптических мод, распространяющихся вдоль тригональной оси C₃ кристалла, связанной с осцилляциями вектора антиферромагнетизма L, вызванными магнитоупругим взаимодействием. Исследована зависимость параметров дифракции от величины постоянного магнитного поля H_⊥, приложенного в базисной плоскости. Полученная зависимость в полях выше поля монодоменизации гематита (H_md ~ 1.8 кЭ) соответствует полевой зависимости коэффициента обменного усиления магнитоупругой связи. Максимум интенсивности дифрагированной волны, достигаемый в полях H_⊥ ≈ H_md, при мощности звукового потока в образце около 1 Вт/см² составил величину около 0.9% от интенсивности света на входе, а ее поляризация перпендикулярна поляризации входящей линейно-поляризованной волны. Полученные результаты качественно согласуются с выводами теории акустооптической дифракции в антиферромагнетиках и подтверждают антиферромагнитный характер механизма дифракции в изучаемой геометрии эксперимента.

В монокристаллах гематита, находящихся при температурах выше температуры Морина Т(М) в АФ - состоянии типа «лёгкая плоскость» были впервые экспериментально обнаружены и изучены новые магнитоакустические эффекты, обусловленные явлением линейного ДП - звука:

• поворот плоскости поляризации прошедшего через образец поперечного звука, распространяющегося вдоль тригональной оси симметрии кристалла С3;
• превращение линейно-поляризованного в базисной плоскости поперечного звука в эллиптически поляризованный;
• осцилляции интенсивности звука на выходе из образца в зависимости от величины магнитного поля, приложенного в базисной плоскости перпендикулярно оси СЗ, и увеличение периода осцилляций с ростом величины поля;
• гексагональная и одноосная анизотропии в угловой зависимости положения осцилляционных кривых в магнитном поле от его направления в плоскости базиса.

Показано, что гексагональная анизотропия обусловлена магнитной базисной анизотропией четвёртого и шестого порядков. Появление одноосной анизотропии в базисной плоскости объясняется дополнительными магнитострикционными полями, связанными с механическими граничными условиями в акустических экспериментах.

 В тех же монокристаллических образцах гематита, находящихся при температурах ниже температуры Морина в результате ориентационного фазового перехода (ОФП) в коллинеарном легкоосном АФ - состоянии, и в той же геометрии эксперимента впервые для легкоосных АФ наблюдались магнитоакустические эффекты, связанные с линейным ДП - звука. Были обнаружены:

• превращение линейно поляризованной поперечной акустической волны на входе в эллиптически поляризованную на выходе из образца;
• поворот эллипса (плоскости) поляризации прошедшего через образец звука;
• периодическая 180-градусная зависимость величины угла поворота, изменяющейся от нуля до 90 градусов, от направления магнитного поля в плоскости базиса. 

Установлено также, что ОФП по температуре при фиксированных значениях магнитного поля сопровождается изменением поляризации поперечной акустической волны с линейной на эллиптическую.

С помощью высокочастотных акустических волн исследовано влияние ян-теллеровских деформаций решетки на структурные и магнитные фазы слаболегированных лантан-стронциевых манганитов.

Обнаружены и теоретически идентифицированы в образцах La_1-xSr_xMnO₃ (x = 0.125; 0.15; 0.175) высокотемпературные структурные фазовые переходы первого рода, связанные с перестройкой структуры ян-теллеровских искажений октаэдров MnO₆. Установлено влияние спонтанной намагниченности и приложенного магнитного поля на структурные фазовые переходы.

Для образцов La_1-xSr_xMnO₃ (x = 0.175) экспериментально обнаружено и теоретически интерпретировано возникновение генерации когерентной магнитоупругой волны вблизи магнитного фазового перехода. Установлено, что она возникает на микронеоднородностях (магнитоупругих доменах).

С помощью анализа измеренных параметров модулей упругости поперечных и продольных акустических волн для образцов La_1-xSr_xMnO₃ (x = 0.125; 0.15; 0.175) выполнено разделение вкладов локальных и кооперативных ян-теллеровских искажений октаэдров в изменение кристаллической структуры манганитов.

Показано, что аномалии в параметрах модулей упругости для продольных волн в La_0.825Sr_0.175MnO₃ отражают локальные ян-теллеровские искажения, подавление которых при магнитном упорядочении рассматривается как возможная причина колоссального магнитосопротивления, предложена модель конкурирующих ян-теллеровских искажений и магнитного упорядочения.

Избранные публикации

1. Мигачев С.А., Куркин М.И., Смородинский Я.Г.: Бесконтактное возбуждение звука в металле видеоимпульсом электрического поля. Дефектоскопия 11, 46-49 (2016)
2. Мамин Р.Ф., Мигачев С.А., Садыков М.Ф., Юсупов Р.В.: Фотопроводимость и фотостимулированные явления в керамике Pb_1–yLa_y(Zr_1–xTi_x)O₃. ФТТ 57, № 3, 519–522 (2015).
3. Мигачев С.А., Богданова Х.Г., Куркин М.И.: Акустические свойства гематита вблизи ориентационных фазовых переходов по магнитному полю и давлению. ФТТ 57, № 1, 37–42 (2015).
4. Исмагилов И.Р., Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И., Мигачёв С.А., Хасанов А.А.: Обнаружение поверхностных и объёмных дефектов в металлах лазерно-акустическим способом. Дефектоскопия 6, 16–24 (2014).
5. Богданова Х. Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А., Потапов А.А. Влияние эффекта Яна-Теллера на структурные, магнитные и электрические свойства слабодопированных манганитов.Известия РАН. Серия физическая. 2013, Т.77.№3, С.307-309
6. Голенищев-Кутузов В.А., Исмагилов И.Р., Калимуллин Р.И., Мигачев С.А, Хасанов А.А. Определение размеров приповерхностных дефектов теневым методом лазерно-акустической дефектоскопии: Проблемы энергетики № 5-6, 103-108 (2012).
   
7. Мигачев С.А., Садыков М.Ф., Шакирзянов М.М., Иванов Д.А.: Магнитное двупреломление и коническая рефракция упругих волн в антиферромагнетике  -Fe₂O₃. ФТТ. Т.53, вып.3. С. 455-459 (2011)
8. Migachev S.A., Sadykov M.F., Shakirzyanov M.M. and Ivanov D.A.: Antiferromagnetic conic refraction of sound in hematite. Solid State Phenomena. V. 168-169. P.173-176 (2011)
9. Мигачев С.А., Садыков М.Ф., Иванов Д.А, Шакирзянов М.М.: Автоматизированная установка для исследования акустооптических явлений в магнитных материалах. ПТЭ, № 4, с. 153-155 (2011)
10. Голенищев-Кутузов В.А., Калимуллин Р.И., Мигачев С.А., Петрушенко В.Я., Хасанов А.А.: Лазерно-акустический метод контроля дефектов в металлах и металлизированных покрытиях диэлектриков. Дефектоскопия, № 2, с. 40-44 (2011)
11. Мигачёв С.А., Садыков М.Ф., Шакирзянов М.М.: Антиферромагнитная коническая рефракция упругих волн в гематите. Письма в ЖЭТФ 91, вып. 7, 372-374 (2010)
12. Булатов А.Р., Богданова Х.Г., Голенищев−Кутузов В.А., Елохина Л.В.,., Королев А.В., Нейфельд Э.А., Решеточные, электрические и магнитные эффекты в манганитах лантана La_1-x Sr_x MnO₃ (x = 0.125; 0.15; 0.175) . ФТТ, 2010, Т. 52, №11, С. 2238–2243.
13. Мигачёв С.А., Садыков М.Ф., Шакирзянов М.М.: Акустооптическая дифракция в гематите, обусловленная магнитоупругой модуляцией поляризаций оптических мод. Письма в ЖЭТФ 88, вып. 1, 54-58 (2008)
14. Mamin R.F., Egami T., Marton T., Migachev S.A.: Giant dielectric permittivity and colossal magnetocapacitance in La0.875Sr0.125MnO3 single crystals. Phys. Rev. B 75, 115129(1-4) (2007)
15. Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А., Мамин Р.Ф., Потапов А.А. Высокочастотные ультразвуковые исследования структурного фазового перехода в монокристалле La_0.825Sr_0.175MnO_3. ФТТ, 2007. Т.49, Вып.3, С. 496–498.
16. Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А., Потапов. А.А. Особенности распространения акустических волн вблизи структурного фазового перехода в манганите La_0.825Sr_0.175MnO_3. Известия РАН, Сер. Физ, 2007, Т. 71, №8, С. 1193–1195.
17. Migachev S.A., Sadykov M.F., Shakirzyanov М.М.: Magnetic sound birefringence in the easy-axis antiferromagnet α-Fe2О3. J. MMM 300, issue 1, e462-e464 (2006)
18. Ахмадуллин И.Ш., Мигачёв С.А., Садыков М.Ф., Шакирзянов М.М.: Проявление базисной анизотропии и механических граничных условий в магнитном двупреломлении звука в гематите. ФТТ 47, вып. 3, 506-509 (2005)
19. Ахмадуллин И.Ш., Мигачёв С.А., Садыков М.Ф., Шакирзянов М.М.: Магнитное двупреломление звука и магнитоакустические осцилляции в гематите. ФТТ 46, вып. 2, 305-307 (2004)
20. Мигачев С.А., Садыков М.Ф., Мамин Р.Ф. Фотостимулированная проводимость в релаксорах. //ФТТ, т.44, вып.6, c.1262-1267 (2004)
21. Мамин Р.Ф., Мигачев С.А., Садыков М.Ф., Лунев И.В., Изотов В.В., Гусев Ю.А. Фотостимулированные явления в релаксорах. //Письма в ЖЭТФ, 78, в.11, с.1232-1236, (2003)
22. Х.Г. Богданова, А.Р. Булатов, В.А. Голенищев-Кутузов и др. Микроскопические неоднородности в кристалле манганита и генерация на них когерентных магнитоупругих колебаний. Письма в ЖЭТФ. Т. 78, вып.7. С.753 (2003)
23. Богданова Х.Г., Богданова Х.Г., Булатов А.Р, Голенищев−Кутузов В.А., Елохина Л.В., Капралов А.В., Королев А.В., Нейфельд Э.А., Шакирзянов М.М. Особенности акустических и магнитных свойств манганитов лантана состава La_0.825Sr_0.175MnO_{3 .}  ФТТ, 2003, Т. 45. Вып. 2, C. 284 – 289.
24. Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Королев А.В., Куркин М.И., Розенфельд Е.В. Особенности температурной зависимости магнитной восприимчивости монокристалла La_0.825Sr_0.175MnO_3. ФММ, 2003, Т.95, № 1, С. 43 –46.
25. Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев−Кутузов В.А., Капралов А.В., Потапов А.В. Микроскопические неоднородности в кристалле манганита La_1-x Sr_x MnO₃ (x = 0.175) и генерация на них когерентных магнитоупругих колебаний. Письма в ЖЭТФ, 2003, Т.78, Вып. 5, С.753 – 756.

Структура, условия образования и магнитные свойства примесных парамагнитных кластеров и их влияние на физические свойства и структуру диэлектрических и полупроводниковых кристаллов, содержащих в своем объеме исследуемые кластеры. Основные методы исследований – ЭПР, рентгеноструктурный анализ и электронная микроскопия. Основными задачами исследований группы являются установление природы связей между фрагментами магнитных кластеров, ответственных за стабильность кластера в целом, а также поиск кристаллических матриц, в которых возможен целенаправленный синтез наноскопических примесных структур путем их глубокого легирования переходными и редкоземельными ионами.

Группа располагает установкой для выращивания кристаллов методами Чохральского и Бриджмена, что позволяет использовать сведения о параметрах условий выращивания при анализе экспериментальных данных, получаемых физическими методами.

Группа имеет возможность проведения исследований на приборах центра коллективного пользования: спектрометры ЭПР X- и Q-диапазонов, рентгеновские дифрактометры ДРОН-2.0 и ДРОН-3М, электронный микроскоп.

В качестве перспективных кристаллических матриц используются кристаллы структурной группы флюорита CdF₂, CaF₂, SrF₂ BaF₂ и тройные соединения типа Me1_1-xMe2_xF₂ (Me1, Me2 – Cd, Ca, Sr, Ba), а также узкощелевые полупроводниковые кристаллы халькогенидов свинца. Последние широко используются в инфракрасной опто-электронике и как материалы для эффективных термоэлектрических генераторов.

Как оказалось, в кристаллах указанных типов возможен синтез стабильных примесных структур, содержащих два и более парамагнитных иона.

Поскольку кристаллы группы флюорита могут быть использованы в качестве подложек для эпитаксиального наращивания кристаллических пленок халькогенидов свинца, в перспективе предполагается проведение исследований, направленных на изучение возможностей управления электротранспортными свойствами полупроводниковых пленок посредством возмущения примесных парамагнитных структур, расположенных в объеме диэлектрической подложки.

Избранные публикации

1. Е.Р.Житейцев, В.А.Уланов, М.М.Зарипов, Е.П.Жеглов. Исследование кластеров примесных ионов железа методом ЭПР. ФТТ, т.47, в.7, 1212-1216 (2005)
2. Е.Р.Житейцев, В.А.Уланов, М.М.Зарипов, Е.П.Жеглов. ЭПР центров трехвалентного железа в кристалле BaF₂:Fe // ФТТ. Т.48, в.10. 1779-1783 (2006)
3. V.A.Ulanov, E.R.Zhiteitcev, A.G.Varlamov. Jahn-Teller effect on the [TiF₄F₄F_int]^7-(C_4v) clusters embedded into SrF₂ crystals. J. Molecular Structure, v.838, p.182-186 (2007)
4. В.А.Уланов, М.М.Зарипов, И.И.Фазлижанов. Аномалии в магнитных свойствах кластеров примесной меди в кристаллах фтористого бария. ФТТ, т.47, в.9, 1596-1601 (2005).

При исследовании стационарных спектров ЭПР примесных ионов гольмия в синтетическом форстерите на спектрометре ELEXSYS E580 по стандартной методике с модуляцией постоянного магнитного поля и синхронным детектированием на частоте модуляции обнаружена аномальная зависимость формы сигналов ЭПР от мощности микроволнового поля в резонаторе. С повышением мощности наблюдался пороговый по мощности переход от линий обычного вида, представляющих собой производные контуров спектральных линий, к линиям, представляющим суперпозиции производных контуров линий и самих контуров линий, а с дальнейшим повышением мощности - к контурам спектральных линий. Исследованные свойства аномальных линий качественно объясняются в предположении, что между электронно-ядерными уровнями иона гольмия наряду с магнитными дипольными переходами возбуждаются электрические квадрупольные переходы. Примеры экспериментальных спектров, иллюстрирующие обнаруженный эффект, приведены на рисунке. Видно, что форма спектров существенно зависит от величины ослабления микроволновой мощности в резонаторе спектрометра.

Экспериментальные спектры Ho³⁺ в форстерите, записанные на спектрометре ELEXSYS E-580 при различной мощности генератора. 1 – 0.02 мкВт; 2 – 2 мкВт; 3 – 20 мкВт; 4 – 60 мкВт; 5 – 200 мкВт; 6 – 2 мВт. Цифра в левой части показывает относительное увеличение масштаба спектра. Температура T=10 К.

Публикации

1. В.Ф. Тарасов, Р.Б. Зарипов, Н.К. Соловаров, А.А. Суханов, Е.В. Жариков. Наблюдение электрического спинового квадрупольного резонанса примесных ионов Ho³⁺ в синтетическом форстерите. Письма в ЖЭТФ, 2011, т.93, вып.5, с.312-316.
   
2. Tarasov V.F., Zaripov R.B., Solovarov N.K., Sukhanov A.A., Zharikov E.V.: Combined magneto-electric spin resonance of impurity Ho ions in synthetic forsterite. Appl. Magn. Reson. 45, № 3, 239–253 (2014).