Эффекты кристаллического поля и квардрупольных взаимодействий в редкоземельных цирконах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА п -.. л п

__> : с ОД

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ ! 1 ' ГО]

На правах рукописи УДК 537.61+537.622

СИДОРЕНКО АНДРЕИ АНАТОЛЬЕВИЧ

ЭФФЕКТЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ПОЛЯ И КВАДРУПОЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЦИРКОНАХ

Специальность 01. 04. 11 - физика магнитных явлений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2000

Работа выполнена на кафедре общей физики Брянской государственного технического университета

Защита состоится "20" апреля 2000 г. в 15м час. на заседание специализированного совета N 3 ОФТТ (К.053.05.77) в МГУ им. М.В Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Воробьевы горы, ГСП, МГУ. физический факультет, аудитория ЮФА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан "Из " марта 2000 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических наук

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук, профессор Колмакова Н. П. доктор физико-математических наук Казей З.А.

доктор физико-математических наук, профессор Попов А.И. доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Ганьшина Е.А.

Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН

доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Окисные соединения на основе редкоземельных (РЗ) элементов характеризуются большим разнообразием магнитных, магнитоупругих, магнитооптических, резонансных, оптических и других физических свойств. Это обстоятельство обуславливает их широкое использование в качестве рабочих материалов в лазерной и вычислительной технике, прикладной магнитооптике, в различных устройствах микроэлектроники, магнитоакустики и т.д.

Исследование РЗ соединений важно не только с точки зрения их практического применения. Поскольку в формировании их физических свойств важнейшую роль играют кристаллическое поле (КП) и магнитоупругое (МУ) взаимодействие, а для некоторых РЗ соединений также значительное ян-теллеровское (ЯТ) взаимодействие, такие исследования позволяют решать проблемы, имеющие фундаментальное значение для физики твердого тела. В частности, они способствуют выяснению фундаментальных вопросов магнетизма: природы КП, МУ и квадрупольного взаимодействий, магнитной анизотропии, проявлений сверхтонкого взаимодействия и механизмов спин-решеточной релаксации.

В качестве объектов исследований были выбраны РЗ окисные соединения со структурой циркона ЮЮ4, Х=Р, V. РЗ ионы в парамагнитных соединениях с тетрагональной структурой циркона характеризуются богатым слабо вырожденным энергетическим спектром, который благоприятен для эффектов пересечения или взаимодействия энергетических уровней. Отсутствие неэквивалентных позиций для РЗ ионов позволяет наблюдать яркие магнитные и МУ аномалии в этих соединениях, которые связаны с взаимодействием энергетических уровней. Соединения ЮЮ4 характеризуются значительными однотонным МУ и парным квадрупольным взаимодействиями, которые приводят к

существенным МУ эффектам и в ряде случаев (ТЬУ04) 0уУ04, ТтУ04) к спонтанному упорядочению квадрупольных моментов РЗ ионов [1]. Это упорядочение сопровождается ромбической деформацией кристаллической решетки и составляет суть структурных фазовых переходов ЯТ природы — кооперативный эффект Яна-Теллера.

К настоящему времени накоплен большой объем спектроскопической информации, которая позволяет количественно решать задачи о влиянии РЗ ионов на формирование свойств РЗ соединений с использованием адекватных методов расчета на основе гамильтонианов, определяемых на соответствующем решаемой задаче базисе.

Целью работы являлось теоретическое исследование магнитных и МУ свойств РЗ соединений со структурой циркона, обусловленных КП и квадрупольным взаимодействием.

Выполненные в работе исследования были направлены на решение следующих конкретных задач:

• изучение теплового расширения РЗ соединений в области структурного фазового перехода ЯТ природы;

• расчет аномалий магнитных (намагниченность, дифференциальная магнитная восприимчивость (ДМВ), магнитокалорический эффект (МКЭ) в импульсных полях) и МУ (магнитострикция) свойств РЗ цирконов, связанных с взаимодействием энергетических уровней РЗ иона в сильных и сверхсильных полях;

• интерпретация соответствующих экспериментальных данных и определение параметров соединений.

Научная новизна и защищаемые результаты. Получены и выносятся на защиту следующие научные результаты: - Теоретически исследовано тепловое расширение кристаллов БуУ04 и ТЬУ04 в области структурного фазового перехода ЯТ природы и впервые на примере структуры циркона продемонстрировано

проявление полносимметричных МУ взаимодействий при этом переходе. Показано, что обнаруженные экспериментально на температурных зависимостях параметров элементарной ромбической ячейки, а также теплового расширения вдоль неактивного ян-теллеровского направления при Т<ТС характерные МУ аномалии обусловлены упорядочением квадрупольных моментов (<922) для БуУ04 и (р^) для ТЬУ04.

- Для структуры циркона обнаружены эффекты взаимодействия энергетических уровней (кроссовер) в сильных и сверхсильных полях (УЬРО(, 0уР04, РгУ04, НоУ04). Исследованы особенности их проявления на магнитных и МУ свойствах в изотермическом и адиабатическом режимах при расчетах эффекта Зеемана, намагниченности, ДМВ, квадрупольных моментов и магнитострикции для произвольных ориентаций поля.

- Установлено, что наблюдаемый на эксперименте в УЬР04 широкий максимум ДМВ вблизи 280 Тл для поля вдоль тетрагональной оси связан с пересечением нижних энергетических уровней иона УЬ3+. Рассчитанный в предположении адиабатичности процесса намагничивания в импульсных полях МКЭ имеет немонотонную зависимость от поля и сопровождается значительным охлаждением кристалла вблизи кроссовера.

- Показан аномальный характер МКЭ при адиабатическом намагничивании ван-флековских парамагнетиков РгУ04 и НоУ04 вдоль направлений поля с кроссовером, при котором отсутствует первоначальное нагревание образца при вводе поля и происходит существенное его охлаждение при приближении к полю кроссовера. Продемонстрирована чрезвычайно важная роль сверхтонкого взаимодействия для магнитных аномалий вблизи кроссовера в РгУ04 и НоУ04, которые являются усиленными ядерными магнетиками.

- Впервые предсказаны наличие и характер аномалий МУ свойств при кроссовере на примере магнитострикции DyPC>4. Показано, что в этом соединении для направлений поля в базисной плоскости как в изотермическом, так и в адиабатическом режимах имеются ярко выраженные аномалии и намагниченности, и магнитострикции. МКЭ в адиабатическом режиме характеризуется отсутствием охлаждения образца вблизи поля кроссовера, что связано со сложным характером взаимодействия энергетических уровней иона Dy3+.

Теоретическая и практическая значимость полученных результатов. Полученная в работе информация о магнитных и МУ свойствах и их аномалиях, обусловленных кроссовером и квадрупольным взаимодействием, РЗ цирконов может быть использована для разработки физических основ получения новых магнитных материалов с заданными свойствами.

Апробация работы. Основные результаты, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих конференциях: 5th International Symposium on Research in High Magnetic Fields (Sydney, Australia, 1997); 7th European Magnetic Materials and Applications Conference (Zaragoza, Spain, 1998); 8,h International Conference on Megagauss Magnetic Fields Generation and Related Phenomena (Tallahassi, USA, 1998); European Conference "Physics of Magnetism'99" (Poznan, Poland, 1999); 22nd International Conference on Low Temperature Physics (Espoo and Helsinki, Finland, 1999); VI Международная конференция аспирантов и студентов по фундаментальным наукам "ЛОМОНОСОВ-99" (МГУ, Москва, 1999); 54я, 55я научные конференции профессорско-преподавательского состава (БГТУ, Брянск, 1998,1999).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ и одна работа принята к печати.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста и содержит: рисунков - 43, таблиц -4, список литературы из 125 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы ее основные цели и конкретные задачи. Показана ее научная новизна и практическая ценность. Кратко изложено содержание работы по главам.

Первая глава диссертации является литературным обзором. В ней рассмотрены основные виды эффектов КП и квадрупольного взаимодействия в РЗ соединениях: МУ вклад в тепловое расширение, магнитострикция, структурные фазовые переходы ян-теллеровской природы и взаимодействие (пересечение) энергетических уровней РЗ иона во внешнем магнитном поле. Охарактеризованы объекты исследований -РЗ парамагнитные соединения с тетрагональной структурой циркона и химической формулой ИХО,», где Х=Р или V. Обсуждаются кристаллическая структура, иерархия величин параметров взаимодействий, схема нижних энергетических уровней РЗ ионов и типы деформаций, которые могут снять вырождение спектра РЗ иона.

Описаны методы расчета МУ и квадрупольных эффектов в РЗ соединениях тетрагональной симметрии. Показана ограниченность псевдоспинового формализма и преимущества формализма обобщенных восприимчивостей [2]. Приведен гамильтониан, а также формулы для расчета МУ вклада в тепловое расширение и магнитострикции [3].

Вторая глава посвящена методам расчета электронной структуры РЗ ионов и термодинамических характеристик РЗ соединений в сильном

магнитном поле. Обсуждаются и сформулированы приближения в расчетах, допустимые при адекватном описании исследуемых явлений и сопоставлении теоретических результатов с конкретными экспериментальными данными.

Для расчетов использовался гамильтониан, включающий гамильтониан КП Не г, электронного Нг и ядерного Н1 зеемановского взаимодействия, магнитного сверхтонкого Нцр$ и ядерного электрического квадрупольного взаимодействий:

Н = Ней + Нг +Н,+ НИРЗ + Яе. (1)

записан через неприводимые тензорные операторы С<4) [4] и расчеты КП производились с учетом смешивания состояний между мультиплетами внутри терма и примешивания возбужденных термов к основному, поскольку известно, что такие эффекты существенны, особенно в случае легких РЗ ионов. Значения сверхтонких параметров обычно определяются в экспериментальных работах в терминах спин-гамильтониана. Чтобы использовать эти параметры для проведения численных расчетов, для гамильтониана сверхтонких магнитного и квадрупольного взаимодействий продемонстрировано преобразование его в эффективный спин-гамильтониан с использованием стационарной теории возмущений при проецировании на основной электронный уровень, который при достаточно низких температурах повторяет структуру ядерного мультиплета. Проанализировано явление усиленного ядерного магнетизма в РЗ парамагнетиках с синглетным основным электронным состоянием [5]. Обсуждается проблема вкладов от электронной и ядерной подсистем в суммарную намагниченность этих соединений.

Описан МКЭ, природа его возникновения и методы расчета изменения температуры образца и теплоемкостей решетки, электронной и ядерной подсистем. В связи с тем, что сравнение с экспериментом рассчитанных в предположении адиабатичности процесса намагничивания

ван-флековского парамагнетика РгУ04 пиков ДМВ требует дискуссии о временах спин-решеточной релаксации, в диссертации изложены основные механизмы релаксационных процессов в магнитных системах. Это механизмы Ван-Флека, Валлера и другие; также рассматривается эффект узкой фононной горловины. Обсуждается проблема температурных зависимостей времен спин-решеточной релаксации в электронной и ядерной системах ван-флековских парамагнетиков.

В третьей главе приведены результаты теоретического исследования теплового расширения РЗ ванадатов в области структурного фазового перехода ЯТ природы, обусловленные квадрупольным упорядочением. В ранних работах, посвященных исследованию орторомбической фазы в РЗ цирконах, вклад в тепловое расширение в связи с кооперативным эффектом Яна-Теллера рассматривался только от доминирующей ЯТ моды на основе псевдоспинового формализма. Вклад полносимметричных мод в тепловое расширение не учитывался. Впервые для структуры циркона изучено проявление полносимметричных МУ взаимодействий в области структурного перехода. При этом использована более общая модель КП и показано, что тепловое расширение как в тетрагональной, так и в ромбической фазах описывается в рамках общего подхода на основе единого для обеих фаз набора параметров взаимодействий.

В первом параграфе описаны особенности теплового расширения при квадрупольном упорядочении ТЬУ04. Рассчитана зависимость параметра порядка фазового перехода <Рху> от температуры, которая позволила описать температурную зависимость ромбического искажения I? и, исходя из экспериментальной величины деформации /=1.62-10"2 при О К, определить МУ коэффициент Дг=18.1-103 К. Получена критическая температура Тс=36 К, близкая к наблюдаемой на эксперименте. Рассчитаные аномалии теплового расширения (рис.1) достаточно хорошо описывают эксперимент.

СО 1 о 0,9 5 • • • в\ [001]

Ас/с, 1,0 " 6 \ 1 | о о «

•ч-■ -6 1 1

о т—

о о "Г- тз о о -8 - 2 ------' //• / /

■о" <3 -10 / / 3 /в --в • о 1 [100] 1 ..

_1_1_1_1_

О 40 80

Т,К

Рис.1. Экспериментальные (точки) и рассчитанные (кривые 4, 5) относительные изменения с температурой межплоскостного расстояния Дфоо/ёюо (внизу) и параметра Ас/с (вверху) элементарной ячейки ТЬУ04 в области структурного фазового перехода. Линиями показаны рассчитанные вклады в зависимости Дёюо/йюо и Ас/с от ромбической е8 (кривая 3) и полносимметричных е"1, еа2 деформаций в отсутствие (кривые 1, 6) и при наличии (кривые 2, 5) структурного перехода.

Во втором параграфе приведены результаты исследования аномалий теплового расширения DyV04. На основе имеющихся экспериментальных данных определены параметры КП в тетрагональной фазе (В" - -158 см"1, В° - 283 см"1, В° = -653 см'1, В* =. 646 см"1, В64 - 180 см"1). Для описания наблюдаемого на эксперименте изменения спектра в квадрупольно упорядоченной фазе подобран ромбический параметр КП В22 =32.8 см'1, который оказался хорошо согласующимся с соответствующим МУ коэффициентом, определенным через величину спонтанной деформации при 0 К. С полученными параметрами рассчитана температурная зависимость параметра порядка <0\>. Определено, что для DyV04 вклад парного квадрупольного взаимодействия /^близок к нулю и теоретическое соотношение Kr !GrME = -1/3 не выполняется, что может свидетельствовать о заметном вкладе оптических фононов в магнитоупругость этого соединения.

Рассчитанные зависимости квадрупольных моментов позволили разделить различные вклады в тепловое расширение DyV04 вдоль неактивного ЯТ направления Да'/а', качественно описать экспериментальные данные вдоль оси с и для Т>Тс и получить достаточно

хорошее описание эксперимента в базисной плоскости для осей [100] и [110] для однодоменного образца.

В главе 4 приведены результаты исследования эффекта пересечения энергетических уровней во внешнем магнитном поле на магнитных характеристиках в YbP04, PrV04, HoV04.

Если нижний уровень мультиплета РЗ иона, расщепленного КП, слабо зависит от магнитного поля, в достаточно сильных полях какой-либо из возбужденных уровней может приблизиться к основному, а затем поменяться местами (кроссовер). Поскольку при этом основным становится более "магнитный" уровень, кроссовер сопровождается скачкообразным увеличением намагниченности M и максимумом ДМВ

с1М/с1Н. Характер магнитных аномалий и МКЭ в импульсных полях определяется спецификой взаимодействия энергетических уровней.

Н, Тл

Рис.2. Эффект Зеемана и кривые дифференциальной восприимчивости с1М/(1Н монокристалла УЪРС>4 (1-эксперимент, 2 и 3 - расчет).

В первом параграфе рассчитаны магнитные аномалии в парамагнетике с крамерсовским ионом УЬРО.». Для Н||[001] теоретически предсказано наличие кроссовера в сверхсильных полях (см. эффект Зеемана на рис.2) и

и

рассчитано его проявление на изотермических и адиабатических магнитных характеристиках. В Российском Федеральном Ядерном Центре был обнаружен широкий максимум ДМВ в поле Нс~280 Тл, обусловленный кроссовером (рис.2). Значительная ширина максимума связана с изменением температуры образца вследствие МКЭ, который в предположении адиабатичности намагничивания в импульсном поле имеет немонотонный характер: от Т=4.2 К образец сначала нагревается примерно на 25 К, а затем вблизи кроссовера охлаждается примерно на 20 К. Для направления поля [100] также имеет место кроссовер и, соответственно, скачок намагниченности и пик ДМВ, выраженные значительно слабее, чем для Н||[001].

сс о)

х н о

X ■р

-0,2

Рис.3. Экспериментальная (1) и теоретические изотермическая (2) и адиабатическая (3, деленная на 22) дифференциальные восприимчивости <ЗМ/с1Н монокристалла РгУС>4.

Второй параграф посвящен теоретическому исследованию магнитных аномалий, являющихся следствием пересечения нижних энергетических уровней иона Рг3+ в ван-флековском парамагнетике РгУО,), и сравнению расчетов с имеющимся экспериментом.

Н, Тл

Рис.4. Адиабатические кривые намагничивания и магнитокалорический эффект РгУ04 при Н||[001] для разных начальных температур Т0.

Расчеты эффекта Зеемана, намагниченности, восприимчивости, теплоемкости и МКЭ в импульсных полях были произведены на основе гамильтониана (1) с использованием параметров сверхтонкого взаимодействия из [6]. Параметры КП были определены из спектроскопической информации [6] с данными для начальной магнитной

2,0

1,6

ч: 0]

5 1.2

О.

О

о О

0,8

0,4

0,0

44

46 48

Н, Тл

50

Рис.5. Полевые зависимости ядерной (1), электронной (2) и полной (3) теплоемкостей РгУ04 при адиабатическом намагничивании вдоль тетрагональной оси, Т0=4.2 К. На вставке показан фрагмент эффекта Зеемана для двух нижних уровней с учетом сверхтонкого взаимодействия.

восприимчивости [6,7] и уточненным значением поля кроссовера. На рис.3 приведена экспериментальная, измеренная в Российском Федеральном Ядерном Центре, и теоретическая зависимости ДМВ монокристалла РгУС>4

для Н||[001]. Видно, что пик изотермической кривой, рассчитанной при Т=4.2 К, шире экспериментального - это свидетельствует об охлаждении образца. Пик, вычисленный в предположении адиабатичности намагничивания, уже экспериментального. Из рис.4 видно, что МКЭ в РгУ04 аномален, отсутствует нагревание образца при вводе поля, образец сильно охлаждается при приближении к Не- Характер МКЭ меняется при изменении Т0 в корреляции с изменением кривой намагничивания (рис.4). Рассчитанные при Т0=4.2 К полевые зависимости теплоемкостей (рис.5) показывают существенную роль ядерной теплоемкости вблизи кроссовера и несимметричность Сэл(Н) относительно Нс. Природа этой несимметричности связана с разными величинами сверхтонкого расщепления нижних пересекающихся уровней иона Рг3+ и понятна из вставки к рис.5.

Измерения ДМВ при разных начальных температурах, проведенные в Берлинском университете им Гумбольдта ь импульсных полях, позволили уточнить значение Не, которое оказалось равным 50 Тл, и обсудить известную в литературе [8] проблему увеличения времен спин-решеточной релаксации в ван-флековских парамагнетиках при понижении температуры ниже 1 К. Отличие экспериментальной и теоретической адиабатической кривых с1КШ11, например, при Т0=21 К заметно меньше, чем при Т0=7.5 К. Это свидетельствует о меньшем охлаждении образца вблизи Не при Т0=21 К, чем при более низких Т0 (см. кривые при разных Т0 на рис.4).

В третьем параграфе обсуждаются магнитные аномалии при кроссовере в Но\Ю4 в связи с МКЭ. Показано сходство эффектов Зеемана и всех магнитных аномалий для синглетных парамагнетиков НоУ04 и РгУ04, рассчитанных с учетом сверхтонкого взаимодействия. Обнаружен второй кроссовер в поле ~310 Тл для Н||[001], при котором намагниченность соединения возрастает до номинальной в 10 цц/форм.ед.

В пятой главе на примере тетрагонального парамагнетика со структурой циркона БуРОд показано, что наряду с магнитными аномалиями при взаимодействии энергетических уровней имеют место и особенности поведения магнитострикции, которые никогда ранее не исследовались.

Н, Тл

Рис.6. Эффект Зеемана для Н||[100] (вверху) и изотермические (сплошные) и адиабатические (штриховые) кривые продольной магнитострикции (внизу) для Н||[100] и Н||[110] БуР04.

Показано, что для любого направления поля в базисной плоскости происходит приближение возбужденных уровней к основному с последующим расталкиванием. Максимальное сближение имеет место вблизи 16 Тл для Н||[100] с параметрами КП, взятыми из работы [9] (рис.6). Для Н||[110] сближение уровней происходит вблизи 22 Тл и второй раз - в полях ~300 Тл. На магнитных характеристиках взаимодействие проявляется в виде скачка на изотермической кривой намагничивания и пика ДМВ. При намагничивании в импульсных магнитных полях, когда процесс близок к адиабатическому, с учетом МКЭ эти аномалии остаются ярко выраженными.

Рассчитаны полевые зависимости магнитострикции вдоль различных направлений через вычисленные квадрупольные моменты и (о22)

иона Бу3+ в изотермических и адиабатических условиях. МУ коэффициенты были также взяты из работы [9]. На рис.6 хорошо видны аномалии продольной мягнитп^р;;—;,, иу?и4, которые лишь незначительно сглаживаются в адиабатическом режиме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главный результат диссертации - это предсказание и расчет эффектов, связанных с пересечением энергетических уровней РЗ ионов в магнитном поле и квадрупольными взаимодействиями, в РЗ цирконах, а также количественная интерпретация имеющихся экспериментальных данных и определение параметров исследованных соединений.

Теоретическое исследование аномалий теплового расширения кристаллов ЭуУ04 и ТЬ\Г04, обусловленных упорядочением квадрупольных моментов РЗ ионов, впервые на примере структуры циркона продемонстрировало проявление полносимметричных МУ взаимодействий в области структурного перехода. В рамках общего

формализма КП проведены расчеты МУ вкладов в параметры элементарной ромбической ячейки от полносимметричных и низкосимметричных мод. Хотя вклад от полносимметричных мод и заметно меньше вклада от доминирующей ЯТ моды в силу иерархии МУ и упругих коэффициентов в структуре циркона, обнаружено, что он приводит к наблюдаемым МУ эффектам. Из сравнения с экспериментом найдены МУ коэффициенты В8 и В7.

Рассчитан эффект Зеемана для РЗ ионов в тетрагональном КП структуры циркона, который предсказывает многочисленные пересечения уровней в сильном и сверхсильном магнитном поле. Для УЪР04 сопоставление рассчитанных в предположении адиабатичности намагничивания в импульсных полях кривых ДМВ с экспериментом позволило выявить магнитные аномалии, причиной которых является кроссовер при Н||[001] вблизи 280 Тл, и установить характер МКЭ.

Показано, что для синглетных ван-флековских парамагнетиков РгУ04 и НоУ04 вблизи поля кроссовера очень важную роль играет сверхтонкое взаимодействие, которое модифицирует электронную теплоемкость и формирует ядерную через сверхтонкое расщепление электронного и ядерного спектров. Выявлен существенно разный вид всех аномалий, связанных с кроссовером, в синглетных парамагнетиках и в парамагнетиках с крамерсовскими ионами, что обусловлено разным характером начального намагничивания этих соединений. В синглетных парамагнетиках все особенности вблизи кроссовера в адиабатическом режиме более ярко выражены, чем в изотермическом. МКЭ в них аномален - отсутствует первоначальное нагревание образца при вводе поля и происходит его существенное охлаждение вблизи кроссовера. Сравнение экспериментальных и рассчитанных для адиабатического режима ДМВ при разных начальных температурах позволяет предположить увеличение

времен спин-решеточной релаксации при понижении температуры образца ниже 1 К вблизи кроссовера.

Впервые предсказаны МУ аномалии, связанные с взаимодействием энергетических уровней РЗ иона в магнитном поле. На примере DyP04 показано, что взаимодействие двух нижних крамерсовых дублетов иона Dy3+ для произвольной ориентации магнитного поля в базисной плоскости должно проявиться в особенностях магнитострикции. Рассчитанные в предположении адиабатичности намагничивания в импульсных полях аномалии намагниченности, ДМВ, магнитострикции и квадрупольных моментов, а также МКЭ представляют богатую возможность для экспериментатора выбрать оптимальную ситуацию для измерений в импульсных полях.

Цитированная литература.

1. Gehring G. А.. Gebrinn к. л./,Иср. ?iog. Phys. - 1975. - V.38. - P.l-89.

2. Morin P., Rouchy J., Schmitt D.//Phys. Rev. B. - 1988. - V.37. - P.5401-5413.

3. Казей 3.A., Колмакова Н.П.//ЖЭТФ. - 1996. - T.109. - C.1687-1703.

4. Wybourne B.G. Spectroscopic Properties of Rare-Earths. - N.Y.: Interscience, 1965.-236 p.

5. Aminov L.K., Malkin B.Z., Teplov M.A. Magnetic properties of nonmetallic lanthanide compounds//Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, ed. Gschneidner K.A. Jr., Eyring L. - Amsterdam: Elsevier Science. -1996, V.22. - P.295-506.

6. Bleaney В., Harley R.T., Ryan J.F., Wells M.R., Wiltshire M.C.K.//J. Phys. C: Solid State Phys. - 1978. -V.ll. - P.3059-3069.

7. Андроненко P.P., Андроненко С.И., Бажан А.Н.//ФТТ. - 1994. - T.36. -C.2396-2401."

8. Альтшулер C.A., Козырев Б.М. Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп. - М.: Наука, 1972. - 672 с.

9. Morin P., Kazei Z.//J.Phys.: Condens. Matter. - 1999. - V.ll. - P. 1289-1304.

Основные публикации по теме диссертации

1. Казей З.А., Колмакова Н.П., Левитин Р.З., Платонов В.В., Сидоренко А.А., Таценко О.М. Исследование эффектов пересечения уровней в тетрагональном парамагнетике YbP04 в сверхсильном магнитном поле до 400 ТШисьма в ЖЭТФ. - 1997- Т.65. - N9. - С.691-694.

2. Казей З.А., Колмакова Н.П., Сидоренко А.А., Такунов Л.В. Аномалии теплового расширения TbV04, обусловленные кооперативным эффектом Яна-Теллера//ФТТ. - 1998. - Т.40. - N9. - С.1663-1666.

3. Kazei Z.A., Kolmakova N.P., Levitin R.Z., Platonov V.V., Sidorenko A.A., Tatsenko O.M. Energy level crossing and inagnetocaloric effect in YbP04 in ultrahigh pulsed fields//Physica B. - 1998. - V.246-247. - P.483-486.

4. Казей 3.A., Колмакова Н.П., Крынецкий И.Б., Сидоренко А.А., Такунов Л.В. Аномалии теплового расширения DyV04, обусловленные квадрупольным упорядочением//ФТТ. - 2000. - Т.42 - N2. - С.278-283.

5. Kazei Z.A., Levitin R.Z., Kolmakova N.P., Sidorenko A.A., Platonov V.V., Tatsenko O.M. Energy level crossing and magnetocaloric effect in YbP04 in ultrahigh pulsed fields//Abstr. of 5th Int. Symp. on Res. In High Magn. Fields, Sydney, Australia, 1997, P.WP24.

6. Kazei Z.A., Kolmakova N.P., Krynetskii I.B., Sidorenko A.A., Takunov L.V. Thermal expansion anomalies in rare-earth vanadates RV04, R=Tb, Dy, due to cooperative Jahn-Teller effect//At?str. of 7th Europ. Magn. Mater, and Appl. Conf., Zaragoza, Spain, 1998, p.215.

7. Kazei Z.A., Kolmakova N.P., Sidorenko A.A., Snegirev V.V. Magnetostriction peculiarities caused by an energy level interaction at high magnetic fields in DyP04//Abstr. of 7th Europ. Magn. Mater, and Appl. Conf., Zaragoza, Spain, 1998, p.214.

8. Kazei Z.A., Levitin R.Z., Kolmakova N.P., Sidorenko A.A., Platonov V.V. Tatsenko O.M. Investigation of level crossing effect in rare-eartl paramagnetics in ultra-high magnetic fields up to 500 T//Abstr. of 8lh Int Conf. on Megagauss Magn. Fields Gen. and Rel. Phen., Tallahassi, USA 1998, p.103.

9. Казей 3.A., Колмакова Н.П., Платонов B.B., Сидоренко А.А., Таценкс O.M. Взаимодействие энергетических уровней и магнитокалорическш эффект в сильных импульсных полях в редкоземельных цирконах//Тез докл. VI Междунар. конф. асп. и студ. по фунд. Наукам "ЛОМОНОСОВ 99", Москва, 1999.

10. Kazei Z.A., Kolmakova N.P., Platonov V.V., Sidorenko A.A., Tatsenkc O.M. Energy level interaction and magnetocaloric effect at ultrahigh pulsec fields in rare earth zircons//Abstr. of Eur. Conf. "Phys. of Magn.'99", Poznan Poland, 1999, p. 135.

11. Kazei Z.A., Kolmakova N P , Kryncickii 1.Б., Siuorenico A.A., Takunov L.V Thermal expansion anomalies at a quadrupolar ordering in DyV04.//Abstr. o: Eur. Conf. "Phys. of Magn.'99", Poznan, Poland, 1999, p. 155.

12. Kazei Z.A., Kolmakova N.P., Platonov V.V., Sidorenko A.A., Tatsenkc O.M. Cooling in rare-earth paramagnets at ultrahigh pulsed magnetic field: due to energy level crossing//Abstr. of 22nd Int. Conf. on Low Temp. Phys. Espoo and Helsinki, Finland, 1999, p.321.

13. Kazei Z.A., Kolmakova N.P., Platonov V.V., Sidorenko A.A., Tatsenkc O.M. Cooling in rare-earth paramagnets at ultrahigh pulsed magnetic field: due to energy level crossing//Physica B. - 2000 (in print).