Магнитооптическая группа 1

Состав группы

• Пирятинская В.Г., руководитель группы, кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник.

• Бедарев В.А., кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник;

• Качур И.С., кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник;

• Меренков Д.Н., кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник;

• Попережай C.Н., младший научный сотрудник;

Основные направления исследований

• Магнитооптическое исследование спонтанных и индуцированных магнитным полем фазовых переходов, процессов спиновой переориентации в магнитоупорядоченных диэлектриках, металлических магнитных сверхрешетках и наноструктурах.

• Магнитооптические и визуальные исследования магнитонеоднородных состояний, образующихся в процессе фазовых переходов.

• Оптическая спектроскопия магнитных диэлектриков.

• Исследование оптических и магнитных возбуждений, магнитных и структурных фазовых переходов в антиферромагнетиках, мультиферроиках, кристаллах с различной размерностью магнитных структур.

Оборудование

• Экспериментальная магнитооптическая установка для измерения линейного и циркулярного двупреломления света и визуального наблюдения доменной структуры в видимой области спектра в магнитных полях до 50 кЭ и температурной области 5 – 300 К.

• Экспериментальная магнитооптическая установка для измерения полярного и меридионального эффекта Керра в магнитных полях до 50 кЭ в области температур 10 – 300 К на длине волны света 633 nm.

• Экспериментальная установка для исследования спектров поглощения света в диапазоне длин волн 250-1200 нм в интервале температур 1.7 – 300 K в стационарных магнитных полях напряженностью до 70 кЭ.

Некоторые наиболее важные результаты:

• Впервые обнаружены долгоживущие фотоиндуцированные изменения коэффициента поглощения света, а также фотоиндуцированный линейный дихроизм в антиферромагнитном гранате Ca₃Mn₂Ge₃O₁₂ в области температур T < 180 K. Основные закономерности фотоиндуцированных процессов описаны в рамках разработанной модели активных зарядов, или дырочных поляронов.

• Обнаружено влияние линейно поляризованного света на индуцированный магнитным полем метамагнитный фазовый переход в антиферромагнитном гранате Ca₃Mn₂Ge₃O₁₂. Установлено, что облучение, в зависимости от ориентации плоскости поляризации света относительно кристаллографических осей, может стимулировать или подавлять метамагнитный фазовый переход.

• Обнаружен долгоживущий фотоиндуцированный эффект, проявляющийся в изменении спектра оптического поглощения граната NaCa₂Mn₂V₃O₁₂ и отражающий понижение валентности ионов ванадия под действием фотооблучения. Фотоиндуцированный линейный дихроизм, обнаруженный в этом кристалле, имеет аномально большую величину.

• Установлено, что в гранатах Ca₃Ga₂Ge₃O₁₂:Mn понижение концентрации марганца приводит к расширению диапазона существования фотоиндуцированных эффектов. Так, при концентрации марганца около 5% фотоиндуцированное поглощение света наблюдается вплоть до комнатных температур.

• Обнаружено, что облучение пленок манганита Pr_0.6La_0.1Ca_0.3MnO₃ видимым светом в магнитном поле при низких температурах T < 50 K вызывает увеличение намагниченности, уменьшение электрического сопротивления и стимулирует фазовый переход из антиферромагнитного диэлектрического в ферромагнитное металлическое состояние.

• В спектре поглощения квазидвумерного антиферромагнетика MnPS₃ обнаружена экситон-магнонная структура, состоящая из чисто экситонной линии и экситон-магнонной полосы поглощения. Установлено, что в магнитном поле, направленном вдоль оси легкого намагничивания, переориентация магнитных моментов Mn²⁺ в базисную плоскость происходит как фазовый переход второго рода.

• В спектре ЭПР ферробората тербия обнаружены линии, связанные с ионами Tb³⁺, в окружении которых находятся ростовые примеси висмута и молибдена. Определены начальные расщепления нижайших квазидублетов таких ионов Tb³⁺ в кристаллическом поле и в эффективном поле железа. Проведена оценка количества центров с разными типами примесей.

• Обнаружено гигантское рассеяние света в области индуцированного магнитным полем спин-переориентационного фазового перехода в антиферромагнитном TbFe₃(BO₃)₄. Эффект связывается с образованием двухфазного магнитно-неоднородного состояния и большой величиной эффекта Фарадея, обусловленного магнитной подсистемой ионов тербия.

• Впервые в монокристалле TmAl₃(BO₃)₄ экспериментально обнаружен эффект Поккельса - индуцированное электрическим полем линейное двупреломление света. Определен электрооптический коэффициент вещества.

• На примере магнитоанизотропного кристалла TbAl₃(BO₃)₄ показано, что редкоземельные алюмобораты могут быть перспективными хладагентами при использовании вращательного магнитокалорического эффекта.

• Обнаружен нетривиальный поперечный эффект Зеемана в антиферромагнитном кристалле NdFe₃(BO₃)₄. Интенсивности поляризованных компонент крамерсова дублета Nd³⁺ проявляют немонотонную полевую зависимость, при этом в области спин-переориентационного перехода одна из них практически исчезает. Предложена полуэмпирическая модель для описания эффекта.

• В спектре поглощения антиферромагнетика HoFe₃(BO₃)₄ обнаружена сильная анизотропия как интенсивностей, так и энергий оптических переходов иона Ho³⁺ в зависимости от направления магнитного поля в базисной плоскости кристалла. Это явление может быть связано с сильной магнитострикцией кристалла.

Международное сотрудничество:

• Институт физики Польской академии наук, Варшава, Польша;

• Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Красноярск, Россия.