Spectroscopy of f−f transitions, crystal-field calculations, and magnetic and quadrupole helix chirality in DyFe3(B

Abstract

Recently, quadrupole helix chirality and its domain structure was observed in resonant x-ray diffraction experiments on DyFe3(BO3)4 using circularly polarized x rays [T. Usui et al., Nature Materials 13, 611 (2014)]. We show that this effect can be explained quantitatively by calculating the quadrupole moments of the Dy 3+ ions induced by the low-symmetry (C2) crystal-field (CF) component. In this work, the CF parameters for the Dy 3+ ions in the P3121 (P3221) phase of DyFe3(BO3)4 are obtained from CF calculations based on the analysis of highresolution temperature-dependent optical spectroscopy data. We also consider the helix chirality of the single-site magnetic susceptibility tensors of the Dy 3+ ions in the paramagnetic P3121 (P3221) phase and suggest a neutron diffraction experiment to reveal it.

Терагерцовая спектроскопия магнитоэлектрика HoAl-=SUB=-3-=/SUB=-(BO-=SUB=-3-=/SUB=-)-=SUB=-4-=/SUB=-

“…Поскольку в алюмоборате гольмия отсутствует упорядочение в магнитной подсистеме редкоземельных ионов вплоть до 2 K, то коллективные спиновые моды отсутствуют, и наблюдаемые линии естественно идентифицировать с магнито-и электродипольными электронными переходами внутри основного мультиплета 5…”

“…В работе [15] уровни энергии и параметры кристаллического поля из работы [14] были использованы для описания магнитных и магнитоэлектрических свойств неразбавленного HoAl 3 (BO 3 ) 4 , что показало их хорошее соответствие параметрам концентрированного состава. Таким образом, из 17 состояний мультиплета 5 Таким образом, большую часть линий (кроме 1, 2 ⇒ 3, 4) в образце a-среза можно однозначно идентифицировать как магнито-либо электродипольные в каждой из поляризаций. Соответствующие частоты переходов, полученные из моделирования наблюдаемых резонансных линий в спектрах пропускания, позволили определить значения энергий рассмотренных состояний: E 1,2 = 0 cm −1 , E 3,4 = 12.3 cm −1 , E 5 = 14.5 cm −1 , E 6 ≈ 34 cm −1 , что хорошо согласуется с результатами работы [14].…”

Спектроскопия Высокого Разрешения Кристаллов, Содержащих Ионы Переходных Металлов (Обзор)

“…Хантиты с магнитными ионами M 3+ (Fe, Cr) обладают интересными магнитными свойствами. Мы исследовали весь ряд РЗ ферроборатов [26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39]. На основании сведений об энергиях и симметрии штарковских уровней РЗ ионов и их расщеплениях при магнитном упорядочивании, полученных из анализа спектров высокого разрешения, найдены параметры кристаллического поля и обменных взаимодействий [26][27][28][29][30][31][32].…”

“…Мы исследовали весь ряд РЗ ферроборатов [26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39]. На основании сведений об энергиях и симметрии штарковских уровней РЗ ионов и их расщеплениях при магнитном упорядочивании, полученных из анализа спектров высокого разрешения, найдены параметры кристаллического поля и обменных взаимодействий [26][27][28][29][30][31][32]. Эти параметры использованы для моделирования магнитных свойств РЗ ферроборатов [26][27][28][29][30][31][32], киральной структуры электрических квадрупольных моментов [31] и вычисления электрической поляризации [30].…”

“…Измеренные характеристики спектров высокого разрешения, дополненные расчетами параметров кристаллических полей и штарковской структуры мультиплетов РЗ ионов, позволили определить тип магнитной структуры в магнитоупорядоченной фазе исследованных соединений, причем и в тех случаях, когда невозможно или затруднительно провести исследования магнитного рассеяния нейтронов [29,30]. Предсказан эффект киральности индуцированных полем магнитных моментов в парамагнитной фазе ферробората диспрозия [31]. Обнаружен новый эффект -появление при магнитном упорядочении новой линии в спектре поглощения, отвечающей запрещенному переходу в ферроборате празеодима [34].…”