Спиновая динамика в системах с немагнитным основным состоянием на основе Yb и Sm тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

172233

На правах рукописи

НЕМКОВСКИЙ Кирилл Сергеевич

СПИНОВАЯ ДИНАМИКА В СИСТЕМАХ С НЕМАГНИТНЫМ ОСНОВНЫМ СОСТОЯНИЕМ НА ОСНОВЕ УЬ И 8т

01 04 07 — Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

16 та 2000

Москва — 2008

003172238

Работа выполнена в Российском научном центре «Курчатовский институт»

Научный руководитель: доцент, доктор

физико-математических наук П.А. Алексеев

Официальные оппоненты: член-корреспондент РАН,

доктор физико-математических наук Л А Максимов

кандидат физико-математических наукН.Е Случанко

Ведущая организация: Объединенный институт ядерных

исследований, г. Дубна (Московская обл )

Защита состоится «_»_2008 г. в_час.

на заседании Диссертационного совета Д 520 009 01 при РНЦ «Курчатовский институт» по адресу 123182, г Москва, пл Акад Курчатова, д 1, РНЦ «Курчатовский институт».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РНЦ «Курчатовский институт»

Автореферат разослан «_»_2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета <&rY А.В Мерзляков

ктуальность темы

Сильнокоррелированные электронные системы (СКЭС) на основе едкоземельных (РЗ) элементов являются предметом пристального нтереса исследователей благодаря широкому многообразию емонстрируемых ими физических явлений, таких как тяжелые ермионы (ТФ), промежуточная валентность (ПВ), нефермижидкостное НФЖ) поведение и т п

Большинство РЗ СКЭС - металлы, но существует небольшая руппа так называемых кондо-изоляторов (КИ), в которых при онижении температуры открывается узкая щель в плотности лектронных состояний вблизи уровня Ферми, одновременно также роисходит полное подавление локального магнитного момента РЗ иона еобычные физические свойства КИ, по-видимому, связаны с онкуренцией и взаимовлиянием нескольких взаимодействий внутри и 1ежду электронной, спиновой и, возможно, фононной подсистемой В том отношении КИ сходны с рядом других классов СКЭС, в частности, гатериалами с нестандартной сверхпроводимостью или колоссальным агнетосопротивлением Проблема понимания природы основного остояния в таких системах - одна из ключевых в современной физике онденсированного состояния, и КИ являются удобными модельными истемами для решения задачи о развитии подходов к их описанию, как в илу относительной простоты кристаллической и зонной структуры, так благодаря тесной связи магнитных и транспортных свойств, которая озволяет эффективно совмещать при изучении КИ различные кспериментальные методы, чувствительные к поведению либо пиновой, либо зарядовой подсистемы

Наряду с этим общефизическим смыслом, исследования КИ меют и самостоятельный интерес Эти системы демонстрируют овольно высокие термоэлектрические показатели в области температур иже ЗООК, а в сочетании с возможностью оптимизации соотношения ежду электро- и теплопроводностью, они могут рассматриваться как отенциапьные материалы для термоэлектрических устройств этого иапазона температур Исследования микроскопических механизмов ормирования физических свойств таких систем в силу этих причин весьма актуальны

К классу КИ относят ряд интерметаллидов на основе церия (Се^ВцР^ СеЫ&п и т п), додекаборид иттербия УЬВ[2, а также ПВ полупроводники на основе самария 8тВ6 и БтБ (в ЗтБ ПВ режим и связанное с ним поведение типа КИ реализуется при приложении

внешнего или так называемого «химического» давления, т е частичног замещения Бт ионами меньшего радиуса, например У)

Наиболее детально исследованы свойства цериевых КИ, а такж гексаборида самария 5>я2?6 Для их описания был предложен ряд моделе с учетом гибридизации локализованных /-электронов с электронами зонь проводимости, эффектов кристаллического электрического поля (КЭП) эффекта Кондо Единственный КИ на основе УЬ - УЬВ\2 - из общи соображений принято рассматривать как дырочный аналог цериевы систем Вместе с тем информация о спиновой динамике в УЬВ\ ограниченна и противоречива [1, 2], и для выяснения степени это аналогии необходимы более детальные исследования

Еще один вопрос, существенный для понимания физики КИ связан с межионным обменным взаимодействием При высоки температурах для этих систем характерно наличие локализованны магнитных моментов, поэтому, хотя при понижении температуры в ни формируется немагнитное основное состояние, магнитные корреляци могут проявляться в виде динамических эффектов, исследовани которых позволило бы лучше понять природу основного состояния

Вплоть до настоящего времени из всех КИ влияние обменног взаимодействия между РЗ ионами на магнитный отклик системы был обнаружено и изучено только для соединения СеИ&п [3] Другим возможными кандидатами для исследования подобного рода эффекте являются УЪВп и сульфид самария 8т(У)8

Целью работы являлось экспериментальное исследовани природы и условий формирования основного состояния и динамическог магнитного отклика (спектра магнитных возбуждений) УЪВ\г, а такж поиск в спектральном магнитном отклике 8т(У)8 признако формирования экситоноподобного промежуточно-валентного состояни и исследование влияния на спектр магнитных возбуждений БтСУ) межионного обменного взаимодействия Бт-Бт

Основные задачи работы

1 Исследовать дисперсию и температурную эволюцию магнитны возбуждений в УЬВ\2

2 Выяснить, как трансформируется спектр магнитных возбуждени" УЬВп при нарушении регулярности РЗ подрешетки

3 Получить экспериментальную оценку параметров потенциала КЭП УЬВ, 2

4 Проанализировать роль различных факторов (регулярности Р подрешетки, эффектов КЭП, межионного обменного взаимодействия и

гибридизации /-электронной оболочки с электронами проводимости) в формировании особенностей динамического магнитного отклика УЬВ\2

5 Детально исследовать структуру спектра магнитных возбуждений, а также зависимость их характеристик от волнового вектора в ряду Зт\.хУх8 при различных значениях валентности самария

6 Проанализировать, каким образом реализуется экситонное ПВ состояние в условиях обменного взаимодействия Бт-Бт

Для выполнения поставленных в данной работе задач в качестве основного был выбран метод неупругого рассеяния нейтронов (НРН), позволяющий непосредственно наблюдать магнитные возбуждения /электронной оболочки и исследовать зависимость их характеристик (энергии, интенсивности и времени жизни) от волнового вектора во всей зоне Бриллюэна

Научная новизна и практическая ценность работы:

1 Впервые для кондо-изолятора УЬВп методом неупругого рассеяния нейтронов (в том числе с поляризационным анализом) на монокристаплическом образце проведено детальное исследование дисперсии магнитных возбуждений и их температурной эволюции

2 Впервые на серии моно- и поликристаллических образцов УЪ\.кЬихВп (х = 0 2 0 9) исследовано влияние на спектральный магнитный отклик УЪВ12 нарушения регулярности редкоземельной подрешетки и проанализирована зависимость спектральных характеристик от концентрации допирующих немагнитных ионов (1и)

3 Впервые экспериментально определены параметры потенциала кристаллического электрического поля в УЪВ\2 и получена оценка возможного расщепления основного СО мультиплета иона

4 Впервые детально исследована структура спектрального магнитного отклика в системе Зт(У)3 в зависимости от степени промежуточной валентности Зт и обнаружено возбуждение, принадлежащее спектру экситоноподобного промежуточно-валентного состояния 5>и

5 Впервые установлена роль межионного обменного взаимодействия 5ш-£7?г в формировании спектра магнитных возбуждений промежуточно-валентного Зт(У)8

Полученные в диссертационной работе экспериментальные результаты важны для дальнейшего развития и систематизации представлений о природе необычных свойств КИ и родственных им систем, а также многокомпонентных СКЭС с конкуренцией взаимодействий в целом Проведенные исследования также будут

способствовать решению задачи создания на основе РЗ соединений новых функциональных материалов с заданными свойствами

Основные результаты, выносимые на защиту:

1 Установлено, что в кондо-изоляторе УЬВ\г

при низких температурах (Т<40К) динамический магнитный отклик вблизи края спиновой щели формируется тремя дисперсионными возбуждениями (М\, М1 и МЗ) со средними энергиями 15, 20 и 40 мэВ, при этом релаксация низкоэнергетического возбуждения М\ подавлена, что позволяет рассматривать его как резонансное возбуждение внутри щели,

нарушение регулярности РЗ подрешетки при частичном замещении УЬ на Ьи приводит к заметному демпфированию и постепенному подавлению низкоэнергетического возбуждения М\, однако собственно спиновая щель и более высокоэнергетические возбуждения М2 и МЗ сохраняются вплоть до низких концентраций УЬ, соответствующих одноионному пределу,

при высоких температурах (Т>120К) динамический магнитный отклик УЬВ п имеет одноузельный спин-флуктуационный характер с остаточными эффектами КЭП и содержит две спектральные компоненты широкий (Г/2 ~ 8 мэВ) квазиупругий пик и, также широкий, неупругий пик Мь с энергией Е « 20 мэВ,

переход от щелевого спектра с кооперативными возбуждениями к одноузельному спин-флуктуационному отклику происходит в сравнительно узкой области температур вблизи Т*«50К и осуществляется путем подавления возбуждениий М\, М1 и МЗ с одновременным появлением нового бездисперсионного возбуждения М/, и широкого сигнала квазиупругого рассеяния, при этом Т* заметно меньше энергии всех возбуждений в спектре

2 Анализ всех полученных для УЪВп результатов позволяет предположить, что щель -20 мэВ в низкотемпературном спектре обусловлена формированием одноузельного по природе синглетного основного состояния за счет /-с/ гибридизации на ионах УЬ Тонкая структура спектра магнитных возбуждений УЬВ\г, по-видимому, может быть связана с эффектами кристаллического поля, перенормированными вследствие сильной /-с! гибридизации, и наличием антиферромагнитных (АФМ) корреляций, за счет которых внутри щели появляется дополнительное резонансное возбуждение типа спинового экситона

3 Установлено, что в области энергий СО перехода -»^ конфигурации 6>я2+ в промежуточно-валентном 8т(У)8 наблюдается

дополнительное дисперсионное магнитное возбуждение той же симметрии, принадлежащее спектру экситоноподобного промежуточно-валентного состояния Sm Структура спектра магнитных возбуждений Sm(Y)S и их дисперсия могут быть полуколичественно описаны в рамках феноменологической модели, учитывающей наличие обменного взаимодействия между /-электронными состояниями экситонного типа на каждом ионе Sm

Лично автором:

Выполнена основная часть экспериментов Усовершенствована методика разделения вкладов от процессов магнитного и фононного рассеяния в спектр неупругого рассеяния нейтронов для поли- и монокристаллических образцов Проведен анализ экспериментальных результатов для получения достоверных спектров магнитных возбуждений исследуемых соединений Выполнены расчеты дисперсии магнитных возбуждений в УЬВц и Sm(Y)S в рамках теории среднего поля в приближении случайных фаз Предложена возможная интерпретация полученных данных о спиновой динамике в YbBn

Апробация работы

Результаты работы докладывались на ежегодных научных конференциях ИСФТТ РНЦ «Курчатовский институт» (Москва, 2001 - 2006), Семинарах "Сильно коррелированные электронные системы и квантовые критические явления" (Троицк, 2004 - 2007), XVII, XVIII и XIX Совещаниях по использованию нейтронов в физике твердого тела (Гатчина, 2002, Заречный, 2004, Обнинск, 2006), III, IV и VI Национальных конференциях по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Москва, 2001, Москва, 2003, Москва, 2007), Международной конференции по рассеянию нейтронов (Мюнхен, ФРГ, 2001), Международной конференции по магнетизму (Рим, Италия, 2003), Международных конференциях по сильнокоррелированным системам (Карлсруэ, ФРГ, 2004, Вена, Австрия, 2005), Московском

международном симпозиуме по магнетизму (Москва, 2005), 14м и 15ч Международных симпозиумах по бору и боридам (С-Петербург, 2002, Гамбург, ФРГ, 2005); 4ой Европейской конференции по рассеянию нейтронов (Лунд, Швеция, 2007)

Все выводы и результаты диссертационной работы подтверждены публикациями (с соавторами), список которых приводится в конце автореферата

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений и списка литературы из 135 наименований Работа изложена на 138 страницах, включая 47 рисунков и 4 таблицы

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, сформулированы основные цели и задачи работы. Сформулированы результаты, выносимые автором на защиту

В первой главе представлен обзор литературы и постановка

задачи

Дан краткий обзор физическим свойства КИ, рассмотрены основные теоретические подходы к проблеме КИ Изложены модельные представления о КЭП в РЗ интерметаллидах Обсуждаются возможности метода неупругого магнитного рассеяния нейтронов как наиболее эффективного метода исследования спиновой динамики в РЗ соединениях Описаны принципы работы трехосного кристаллического спектрометра и спектрометра по времени пролета Обосновывается выбор основных объектов исследования, проводится обзор их физических свойств В конце главы сформулированы основные задачи работы

Вторая глава посвящена описанию исследуемых образцов, экспериментальной базы, методики проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных

Представлены результаты рентгенофазового анализа поликристаллических образцов и нейтрон-дифракционной аттестации монокристаллов (при изготовлении образцов использовались слабо поглощающие тепловые нейтроны изотопы "В и ]54Sm) Дано описание спектрометра по времени пролета НЕТ (Лаборатория Резерфорда-Эпплтона, Великобритания) и трехосных спектрометров 1Г и 27" (Лаборатория Леона Бриллюэна, Франция), а также трехосного спектрометра с анализом поляризации нейтронов IN20 (Институт Лауэ-Ланжевена, Франция) Приведены условия экспериментов Описана процедура разделения магнитной и фононной составляющей функции рассеяния.

В третьей главе изложены основные экспериментальные результаты и проведен первичный анализ полученной информации

В первой части третьей главы представлены результаты нейтронных исследований спиновой динамики в YbB/¡, полученные на серии моно- и поликристаллических образцов YbBi2 и Yb¡.¿urB\2

(х = 0 2 .0 9), а также результаты оценки КЭП в УЬВ12 методом примесной парамагнитной метки (Ег), введенной в матрицу УЬВп

Установлено, что при низкой температуре динамический магнитный отклик УЪВи вблизи края спиновой щели формируется тремя дисперсионными возбуждениями (Рис 1а) со средними энергиями 15, 20 и 40 мэВ (далее М\, М2, МЗ) На Рис 2 представлены зависимость энергии, интегральной интенсивности и ширины соответствующих пиков в спектрах ПгН Видно, что низкоэнергетическое возбуждение М\ локализовано вблизи ¿-точки зоны Бриллюэна (<у=(0 5,0 5,0 5)), соответствующей границе зоны Бриллюэна вдоль направления [111] и являющейся для структуры УЬВ12 (ГЦК) АФМ точкой Эта точка соответствует также минимуму энергии М\ Возбуждения М1 и МЗ, напротив, хотя и демонстрируют заметную дисперсию энергии, распределены в обратном пространстве более равномерно.

200

60

Т=5К

£/=(0 5,0 5,0 5)

20 40 Е (мэВ)

Рис.1. Спектры магнитных возбуждений в УЪВ\2, полученные на монокристаллическом образце в измерениях с анализом поляризации нейтронов Линии - подгонка спектров лоренцевскими спектральными функциями (а) Спектр при Г = 5К, </=(0 5,0 5,0 5) (1-точка зоны Бриллюэна), (б) спектр при Т = 125 К, усредненный по точкам ¿, X., и Г, (в) сечение зоны Бриллюэна ГЦК-решетки экспериментальной плоскостью рассеяния

<0,0,0

О

100а V

х

о, 50

- 0

300,

150

Чь ;.,. I-

'ч-О' * * ™ ' I 11р 1 1

10,

; М2

т о — » АМЗ-

-М1

5 0^

0 50 0 25 0 0 5 00 25 0 5 0 ^ (единицы обратной решетки)

Рис.2. Зависимость энергии, интегральной интенсивности и ширины пиков в спектрах монокристаллического УЬВ\г от приведенного волнового вектора для возбуждений М\ (кружки), М2 (квадраты), и М.3 (треугольники) при Г= 5 К, сплошные (открытые) символы соответствуют данным полученных с использованием (без использования) поляризационного анализа, линии проведены на глаз для удобства восприятия представленных данных

Интересная особенность спектрального магнитного отклика УЬВ12 заключается в том, что энергия и интенсивность всех трех магнитных возбуждений практически постоянны вдоль направления [1/2,1/2,^], те в импульсном пространстве формируются своего рода "стержни", вдоль которых все особенности спектра магнитных возбуждений УЬВп остаются неизменными

При сравнительно небольшом повышении температуры (до -50 -100 К) дисперсионные возбуждения подавляются, и замещаются не

зависящим от волнового вектора сигналом спин-флуктуационного типа При Т> 120 К (Рис 16) динамический магнитный отклик УЬВ\2 имеет всего две спектральные компоненты одну неупругую с Е~21 мэВ (М,) и квазиупругую Переход в высокотемпературный режим происходит путем "перекачки" интенсивности из М\, М2 и МЗ в М/, и квазиупругий сигнал (Рис 3) без изменения энергетического положения всех перечисленных возбуждений При дальнейшем росте температуры структура спектра остается неизменной

Нарушение регулярности РЗ подрешетки при допировании УЪВ12 немагнитными ионами ¿и приводит к демпфированию низкотемпературных возбуждений М1 и МЗ и, особенно, М\ (Рис 4) Тем не менее, щель в спектре сохраняется вплоть до достаточно низких концентраций УЪ, соответствующих одноионному пределу Высокотемпературный магнитный отклик при допировании не изменяется

Из спектров НРН на УЬо<)Ег0\Вп была выделена составляющая, связанная с рассеянием на возбуждениях КЭП иона Ег3+, были найдены параметры потенциала КЭП для иона Ег3+ в матрице УЬВп, по которым были рассчитаны параметры КЭП для УЬ3+ в УЬВп Д}0=0 093±0 065 мэВ, 2?6°= - 0 280±0 015 мэВ Этими значениям определяется возможная схема

14

12

£10

х 8 о.

СО о

ю ° Г 4

2

0

О 50 100 150 200 Т(К)

Рис.3. Температурная зависимость парциальных сечений в ¿-точке зоны Бриллюэна, открытые квадраты сумма М\, М1, и МЗ, сплошные кружки сумма Мн и квазиупругого сигнала, сплошные линии - расчет (см текст), пунктирная линия - полное сечение переходов КЭП для

Рис.4. Спектры магнитных возбуждений УЬ\.хЬщВ\2 при Т= 10 К (а) и Т= 120 К (б) Линии - подгонка данных для 75^025-812 лоренцевскими спектральными функциями.

расщепления в КЭП основного СО мультиплета иона YbM в YbB\2 В полученной схеме уровней основным состоянием является квартет Fs, а возбужденными - дублеты Г7 {Е=6 мэВ) и Г6 (£=11 мэВ)

Во второй части третьей главы приведены результаты исследований структуры спектров магнитных возбуждений и их дисперсии в ряду твердых растворов Sm¡.xYxS {х = 0, 0 17, 25, 0 33, 0 45)

Установлено, что хотя валентность Sm для всех исследуемых составов Sm\.xYxS заметно отклоняется от целочисленной (и составляет от 2 2 до 2 6 в зависимости от концентрации иттрия и температуры), спектральный вес в магнитном отклике сосредоточен в основном в области СО переходов конфигурации Snr\ а вклад от конфигурации 5»/* сильно демпфирован и наблюдается только в образцах SmoeyYov^S и SmotfYotfS, в которых Sm наиболее близок к трехвалентному состоянию В экспериментах на монокристаллических образцах было обнаружено, что в области энергий СО перехода иона Sm2+ 7F0 1F\ спектральный магнитный отклик промежуточно-валентного Sm(Y)S (см Рис 5), в отличие от стабильно-валентного SmS, имеет тонкую структуру.

Рис.5. Спектр магнитных возбуждений Зт^У^ (х=0 17), 0=( 1 3, 1 3, 1 3), Т= 12 К Символы - эксперимент, линии - подгонка гауссовыми спектральными функциями Открытыми кружками показано возбуждение в недопированном

образованную двумя магнитными модами (далее М\о и Мсхс) Обе моды демонстрируют заметную дисперсию энергии (причем характер дисперсии одинаков для обеих мод), а также взаимный обмен интенсивностями между ними при изменении приведенного волнового вектора ц (Рис 6) Рост валентности Зт при увеличении концентрации У приводит к уменьшению и изменению характера энергетической дисперсии для обеих мод, перекачке части полной интегральной интенсивности из высокоэнергетического в низкоэнергетическое возбуждение и увеличению среднего расщепления между двумя ветвями

В четвертой главе проводится анализ экспериментальных результатов и предлагается их возможная интерпретация, обсуждаются характерные особенности основного состояния исследуемых систем

Из отсутствия у высокотемпературного магнитного отклика УЬВ\2 зависимости от волнового вектора, а также устойчивости по отношению к нарушению регулярности РЗ подрешетки был сделан вывод, что при высоких температурах (Т> 120 К) спектр магнитных возбуждений УЬВ]2 является одноузельным Его структура (квазиупругий пик и один неупругий с энергией ~21 мэВ) может быть описана на основе полученной оценки схемы расщепления в КЭП для основного СО мультиплета иона УЪ3+ при дополнительном условии, что за счет сильной /-с1 гибридизации (характерной для систем с /-электронной нестабильностью) в УЬВп может иметь место заметная перенормировка

Рис.6. Зависимость от волнового вектора энергии и нормированной интенсивности возбуждений Mso (треугольники) и Мехс (кружки) в Smo.s3Yo.17S, Smo.75Yo.25S и Smo.67Yo.33S вдоль направления [111] при Т= 12 К; линии представляют модельный расчет (см. текст).

энергий уровней КЭП, сводящая его структуру к двум особенностям (пикам). В этом случае квазиупругий пик в высокотемпературном спектре соответствует переходам Г8—>Г8, Г7-»Г7 и Г6—>Г6, а неупругий пик в высокотемпературном спектре может быть соотнесен с переходами из основного состояния Tg в состояние, образованное -квазивырожденными в результате перенормировки состояниями Г7 и Г6. Такой подход к описанию одноузельного состояния при высоких температурах позволяет не только объяснить структуру спектра магнитных возбуждений, но и количественно описать интенсивности образующих его пиков (см. Рис. 3).

При низких температурах спектральный магнитный отклик YbB\i \ имеет значительно более сложную структуру, которая не может непосредственно описана как совокупность возбуждений КЭП. Одной из наиболее ярких его особенностей является пик Ml, энергетическая ширина которого определяется приборным разрешением, а форма линии хорошо описывается гауссовой спектральной функцией. Это означает,

что релаксация М\ подавлена, что характерно для возбуждений экситонного типа, попадающих внутрь энергетической щели В целом, поведение М\ хорошо вписывается в рамки концепции так называемого спинового экситона [4], формирующегося внутри спиновой щели при достаточно сильном АФМ взаимодействии между ионами УЬ

Устойчивость спиновой щели к нарушению регулярности РЗ подрешетки указывает на то, что синглетное основное состояние имеет одноузельное происхождение Один из возможных механизмов формирования одноузельной щели в КИ был предложен Лью [5] В этой модели за счет совокупного действия /-¿/ гибридизации и кулоновского притяжения на каждом РЗ ионе формируется локальное связанное состояние ¿/-электрона проводимости и /-оболочки иона что

приводит к появлению спиновой и зарядовой щелей в спектрах возбуждений Возбужденное состояние системы - гибридизованный с й-зоной и расщепленный в КЭП "основной" СО мультиплет иона УЬг+ 2Г7/2 Если предположить, что эффективное расщепление в КЭП при низких температурах того же масштаба, что и при высоких (те -20 мэВ), то естественно соотнести возбуждения М2 и МЗ с переходами из "нового" синглетного основного состояния в гибридизованные состояния КЭП Будучи исходно одноузельными, эти возбуждения сравнительно устойчивы к нарушению регулярности РЗ подрешетки, а их дисперсия обусловлена дисперсией соответствующих зон проводимости, а также, возможно, влиянием обменного взаимодействия УЪ-УЪ (при этом следует отметить, что учет только обменного взаимодействия не позволяет описать характер дисперсии М1 и МЗ)

При повышении температуры связанное состояние /-электронной оболочки и ¿/-электрона разрушается, и система переходит в спин-флуктуационный режим, основное состояние которого определяется схемой уровней КЭП Можно было бы ожидать, что температура этого перехода должна быть одного масштаба с величиной щели (т е порядка 200 К), однако фактически переход происходит при гораздо более низких температурах Формально процесс перехода можно описать в предположении о высокой (-10) кратности вырождения ¿/-зоны проводимости, участвующей в формировании синглетного основного состояния (см Рис 3), но, скорее всего, такое поведение указывает на существование какого-то дополнительного механизма распада связанных /ч/ состояний, для учета которого необходимо развитие адекватных теоретических представлений о КИ

Для выяснения природы двухпиковой структуры спектрального магнитного отклика в 8т(У)8 был проведен детальный анализ зависимости энергий и интенсивностей обоих возбуждений от приведенного и полного волнового вектора, а также их поведения при изменении валентности самария Было показано, что появление дополнительной моды не может быть объяснено ни гибридизацией СО возбуждения с оптической фононной ветвью, ни эффектами КЭП Наиболее последовательное объяснение всех наблюдаемых особенностей спектра магнитных возбуждений в 8т(У)8 опирается на экситонную модель ПВ состояния, ранее эффективно использовавшуюся для описания термодинамических и транспортных свойств [6] и фононных аномалий в 8т(У)8 [7], а также динамики решетки и структуры спектра магнитных возбуждений в БтВб [7, 8]

В рамках этих представлений более высокоэнергетическая мода М\0 в спектре валентно-нестабильного 8т(У)8 соотносится с СО возбуждением ./=0 —> для электронной конфигурации типа Ли2 дисперсия которого обусловлена косвенным (через ¿/-зону) обменным взаимодействием 8т-8т Вторая мода Мсхс соответствует переходу между экситоноподобными состояниями ,/*=0-»■/*-], имеющими ту же симметрию, что и "родительские" состояния и пР\, но более пространственно-распределенными в радиальном направлении В результате обе моды не только имеют сходную дисперсию энергии, но и могут гибридизоваться друг с другом При этом межмодовое взаимодействие приводит к перекачке интенсивности из одного возбуждения в другое при изменении волнового вектора, а также к некоторому "расталкиванию" дисперсионных кривых Таким образом, учет косвенного обменного взаимодействия и взаимодействия

между модами позволяет количественно описать зависимость от волнового вектора как энергии, так и интенсивности обоих возбуждений вдоль основных направлений симметрии для всех исследуемых образцов (см Рис 6)

В заключительной части главы на основании полученных результатов и литературных данных обсуждаются специфические особенности синглетного основного состояния в КИ на основе УЬ и 8т Основное состояние этих систем формируется в результате сложной конкуренции гибридизации /-орбиталей с зонными р- и ¿/-состояниями, косвенного обменного взаимодействия типа РККИ (причем в силу наличия немагнитного основного состояния его проявления имеют динамический характер) и эффектов КЭП При этом, в отличие от

цериевых КИ, основное состояние которых является существенно когерентным, системы на основе Sm и Yb, напротив, демонстрируют тенденцию к формированию основного состояния локального типа И хотя в условиях регулярной решетки могут проявляться кооперативные эффекты, в своей основе это состояние является одноузельным

В YbB\2 все три перечисленные выше взаимодействия (гибридизация, обмен, ЮП) имеют одич масштаб и проявляются в спектрах возбуждений в виде тех или иных особенностей В системах с сильной валентной нестабильностью Sm(Y)S и SmB6 доминирующим взаимодействием является гибридизация, а эффекты КЭП подавлены как в силу ПВ состояния, так и вследствие специфической схемы уровней СО мультиплетов иона Sm2+ Вместе с тем, в случае Sm(Y)S, когда строение кристаллической и зонной структуры создает предпосылки для наличия достаточно сильного обменного взаимодействия Sm-Sm, оно приводит к формированию специфического кооперативного синглетного состояния В заключении сформулированы основные результаты работы

1 Впервые методом НРН (в том числе с поляризационным анализом) проведено комплексное исследование спиновой динамики в кондо-изоляторе YbBn В экспериментах на монокристаллическом образце YbBn определена дисперсия магнитных возбуждений и изучена их температурная эволюция На серии моно- и поликристаллических образцов Yb\.xLuxBn (х = 0 2 0 9) исследовано влияние на спектральный магнитный отклик YbBn нарушения регулярности редкоземельной подрешетки и проанализирована зависимость спектральных характеристик от концентрации допирующих немагнитных ионов (Lu) Экспериментально определены параметры потенциала кристаллического электрического поля в YbBn и получена оценка возможного расщепления основного СО мультиплета иона Yb

2 Установлено, что

при низких температурах (Т<40К) динамический магнитный отклик YbBn вблизи края спиновой щели формируется тремя дисперсионными возбуждениями (MI, М2 и МЗ) со средними энергиями 15, 20 и 40 мэВ, при этом релаксация низкоэнергетического возбуждения М\ подавлена, что позволяет рассматривать его как резонансное возбуждение внутри щели,

нарушение регулярности РЗ подрешетки при частичном замещении Yb на Lu приводит к заметному демпфированию и постепенному подавлению низкоэнергетического возбуждения AÍ1, однако собственно спиновая щель и более высокоэнергетические возбуждения М2 и Mi

сохраняются вплоть до низких концентраций УЬ, соответствующих одноионному пределу,

при высоких температурах (Т>120К) динамический магнитный отклик УЬВп имеет одноузельный спин-флуктуационный характер с остаточными эффектами КЭП и содержит две спектральные компоненты широкий (Г/2 ~ 8 мэВ) квазиупругий пик и, также широкий, неупругий пик Ми с энергией Е « 20 мэВ,

переход от щелевого спектра с кооперативными возбуждениями к одноузельному спин-флуктуационному отклику происходит в сравнительно узкой области температур вблизи Т* « 50К и осуществляется путем подавления возбуждениий М\, М1 и МЗ с одновременным появлением нового бездисперсионного возбуждения М/, и широкого сигнала квазиупругого рассеяния, при этом Т* заметно меньше энергии всех возбуждений в спектре

3 Анализ всех полученных для УЬВп результатов позволяет предположить, что щель ~20 мэВ в низкотемпературном спектре обусловлена формированием одноузельного по природе синглетного основного состояния за счет /-с/ гибридизации на ионах УЬ Тонкая структура спектра магнитных возбуждений УЪВ\ 2, по-видимому, может быть связана с эффектами кристаллического поля, перенормированными вследствие сильной /-с/ гибридизации, и наличием антиферромагнитных (АФМ) корреляций, за счет которых внутри щели появляется дополнительное резонансное возбуждение типа спинового экситона

4 Впервые детально исследована структура спектра магнитных возбуждений в системе 8т(У)8 в зависимости от степени промежуточной валентности Бт, а также роль межионного обменного взаимодействия Бт-Бт в формировании спектрального магнитного отклика 8т(У)8 в промежуточно-валентной фазе

5 Установлено, что в области энергий СО перехода -> конфигурации 5'т2+ в промежуточно-валентном 8т(У)Б наблюдается дополнительное дисперсионное магнитное возбуждение той же симметрии, принадлежащее спектру экситоноподобного промежуточно-валентного состояния Бт Структура спектра магнитных возбуждений 8т(У)8 и их дисперсия могут быть полуколичественно описаны в рамках феноменологической модели, учитывающей наличие обменного взаимодействия между /-электронными состояниями экситонного типа на каждом ионе Бт

В Приложениях описывается формализм расчета дисперсии магнитных возбуждений в УЪВ\2 и 8т(У)8 в рамках теории среднего поля в

приближении случайных фаз, рассматривается механизм формирования спинового экситона, а также приводятся детали определения констант обменного взаимодействия в YbBn путем экстраполяции данных для ряда RBn (R = Тт, Ег, Но, Dy, ТЪ)

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1 К С Немковский, П А Алексеев, Е С Клементьев, Определение потенциала кристаллического поля в кондо-изоляторе YbB!2, Препринт ИАЭ-6221/9, Москва, 2001, 40 стр

2 ПА Алексеев, Ж -М Миньо, Е В Нефедова, К С Немковский, В Н Лазуков, И П Садиков, А Очиай, Природа спектра магнитных возбуждений (Sm,Y)S эффекты КЭП или экситонПисьма в ЖЭТФ 79 (2004) 92-96

3 PA. Alekseev, J -М Mignot, . К S Nemkovski, Е V Nefeodova, N Yu Shitsevalova, Yu В Paderno, R I Bewley, R S Eccleston, E S Clementyev, V N Lazukov, I P Sadikov, N N Tiden, Yb-Yb correlations and crystal-filed effects in the Kondo-insulator YbBn and its solid solutions, J Phys Condens Matter 16 (2004) 2631-2646

4 К С Немковский, E В Нефедова, Н Н Тиден, Ж -М Миньо, Влияние Yb-Yb корреляций на спектральный магнитный отклик кондо-изолятора YbBa, Поверхность Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 10 (2004) 115-118

5 PA Alekseev, J -М Mignot, Е V Nefeodova, К S Nemkovski,

V N Lazukov, A Ochiai, А V Golubkov, Effects of intermediate valence and Sm-Sm interactions on magnetic excitation spectra in (Sm, Y)S, Physica В 359-361 (2005) 154-156

6 J -M Mignot, P A Alekseev, К S Nemkovski, L -P Regnault, F Iga, T Takabatake, Evidence for short-range antiferromagnetic fluctuations in Kondo-insulator YbBn, Phys Rev Lett 94(2005)247204-1-247204-4

7 J -M Mignot, P A Alekseev, К S Nemkovski, E V Nefeodova, A V Rybina, L -P Regnault, N Yu Shitsevalova, F Iga, T Takabatake, Neutron scattering study of spin and lattice dynamics in YbB/2, Physica В 383 (2006) 16-19

8 PA Alekseev, J -M Mignot, E V Nefeodova, К S Nemkovski,

V N Lazukov, N. N Tiden, A P Menushenkov, R V Chemikov, К V Klementiev, A Ochiai, A V Golubkov, R I Bewley, A V Rybina, I P Sadikov, Magnetic spectral response and lattice properties in mixed-valence Smi xYxS solid solutions studied with x-ray diffraction, x-ray

absorption spectroscopy, and inelastic neutron scattering, Phys Rev В 74 (2006) 035114-1 -035114-13

9 ПА Алексеев, К С Немковский, Ж -М Миньо, А С Иванов, Е В Нефедова, И П Садиков, Ф Ига, Т Такабатаке, Динамические магнитные корреляции в кондо-изоляторе YbBt2 нейтронные исследования с поляризационным анализом, Кристаллография 52 (2007) 410-414

10 КС Немковский, П А Алексеев, Ж-М Миньо, И П. Садиков, Температурная эволюция спектра магнитных возбуждений в кондо-изопяторе УЬВц, Кристаллография 52 (2007) 415-419

11 К S Nemkovski, J -М Mignot, P. A Alekseev, A S Ivanov, E V Nefeodova, A. V Rybina, L -P. Regriault, F Iga, T Takabatake, Polarized-Neutron Study of Spin Dynamics^ Ж the Kondo Insulator YbBJ2, Phys Rev Lett. 99(2007) 137204 '

Цитированная литература

f 1J E V Nefeodova, P. A Alekseev, J -M Mignot, V N Lazukov, I P Sadikov, Yu В Paderno, N Yu Shitsevalova, R S Eccleston, Inelastic neutron scattering study of the Kondo semiconductor YbB12, Phys Rev В 60 (1999) pp 135Д7-13512

[2] F Iga, A Bouvet, L P Regnault, T Takabatake, A Hiess, T Kasuya, Magnetic excitations in a single crystal of the Kondo semiconductor YbB|2, J Phys Chem Sol 60 (1999) pp 1193-1196

[3] T J Sato, H Kadowaki, H Yoshizawa, T Ekino, T Takabatake, H Fujn, L -P Regnault, Y Isikawa, Neutron scattering study of antiferromagnetic correlations in the Kondo semiconductor CeNiSn, J Phys Condens Matter 7 (1995) 8009-8026

[4] P S Riseborough, Spin excitons in heavy fermion semiconductors, J Magn Magn Mater, 226-230 (2001) pp 127-128

[51 S H Liu, Spin fluctuation theory for the insulating ground state of YbBu, Phys Rev В 63 (2001) pp 115108-1 - 115108-6

[6] К А Кикоин, О природе "золотой" фазы сульфида самария, ЖЭТФ 85 (1983) стр 1000-1016.

[7] К А Кикоин, А С Мищенко, Резонансные состояния в колебательных спектрах полупроводников с промежуточной валентностью, ЖЭТФ 104 (1993) стр. 3810-3834

[8] К A Kikoin, A S Mishchenko, Magnetic excitations in intermediate-valence semiconductors with a singlet ground state, J Phys Condes Matter 7 (1995) pp Ш-313

Подписано в печать Об 05 2008 Формат 60x90/16 Печать офсетная Уел печ л 1,25 Тираж 67 экз Заказ 26

Отпечатано в РНЦ «Курчатовский институт» 123182, Москва, пл Академика Курчатова, д 1

Введение

Глава I. Обзор литературы и постановка задачи

1.1. Кон до-изоляторы

1.1.1. Классификация РЗ СКЭС

1.1.2. Свойства кондо-изоляторов

1.1.3. Теоретические подходы к проблеме кондо-изоляторов

1.2. Модельные представления о КЭП

1.3. Нейтронная спектроскопия как метод изучения спиновой 36 динамики в РЗ соединениях

1.4. Выбор объектов исследования, обзор их свойств и постановка 44 задачи

1.4.1. Физические свойства YbB]

1.4.2. Физические свойства Sm(Y)S

1.4.3. Основные физические задачи работы

Глава II. Образцы, методика экспериментов и обработки данных

II. 1. Образцы и их аттестация

11.2. Приборная база

11.3. Условия экспериментов

11.4. Методика обработки спектров НРН: выделение магнитной 65 составляющей функции рассеяния

Глава III. Экспериментальные результаты

III. 1. Спиновая динамика в кондо-изоляторе YbB\

III. 1.1. Дисперсия магнитных возбуждений в YbB\2 при 73 низких температурах

III. 1.2. Структура спектрального магнитного отклика YbB)2 79 при высоких температурах

III. 1.3. Влияние допирования лютецием на динамический 81 магнитный отклик YbBi

III. 1.4. КЭПв YbBn

III.2. Спиновая динамика в ПВ фазе допированного сульфида 88 самария Sm(Y)S

111.2.1. Структура спектрального магнитного отклика в 88 Sm(Y)S

111.2.2. Дисперсия магнитных возбуждений в Sm(Y)S

Глава IV. Анализ и обсуждение результатов

IV. 1. Спиновая динамика в YbBn'. высокие температуры

IV.2. Спиновая динамика в YbB]2: низкие температуры

IV.3. Температурная эволюция спектрального магнитного отклика 103 в YbBn

1V.4. Дисперсия магнитных возбуждений в Sm(Y)S

IV.5. Особенности основного состояния в кондо-изоляторах на 112 основе Yb и Sm

Сильнокоррелированные электронные системы (СКЭС) на основе редкоземельных (РЗ) элементов остаются предметом пристального интереса исследователей на протяжении нескольких десятилетий благодаря широкому .многообразию демонстрируемых ими физических явлений, таких как тяжелые фермионы (ТФ), промежуточная валентность (ПВ), нефермижидкостное (НФЖ) поведение и т.п.

Большинство РЗ СКЭС — металлы, но существует небольшая группа систем, в которых при понижении температуры в плотности электронных состояний открывается узкая щель (или псевдощель) вблизи уровня Ферми и происходит переход металл-полупроводник с одновременным полным подавлением локального магнитного момента. Первоначально диэлектрическое немагнитное основное состояние в этих соединениях трактовалось в рамках концепции кондо-решетки, из-за чего они получили название кондо-изоляторов. К этому классу относят ряд интерметаллидов на основе церия {Се^В'цР^, CeNiSn и т. п.), додекаборид иттербия YbB 12, а также ПВ полупроводники на основе самария SmBh и SmS (в SmS ПВ режим и связанное с ним поведение типа кондо-изолятора реализуется при приложении внешнего или так называемого «химического» давления, т.е. частичного замещения Sm на какой-либо ион меньшего радиуса, например Y).

Позже стало ясно, что природа основного состояния этих систем существенно сложнее, и для описания их свойств необходимо учитывать наличие конкуренции и взаимовлияния нескольких взаимодействий внутри и между электронной, спиновой и, возможно, фононной подсистемами. В этом отношении кондо-изоляторы сходны с рядом других классов СКЭС, в частности, высокотемпературными- сверхпроводниками — (ВТСП), материалами- с колоссальным магнетосопротивлением и НФЖ-системами.

Проблема понимания природы основного состояния в таких системах -одна из ключевых в современной физике конденсированного состояния, и кондо-изоляторы являются хорошими модельными системами для решения задачи о развитии подходов к их описанию. Почти все кондо-изоляторы имеют кубическую структуру, что делает их значительно более удобными объектами исследования (как экспериментального, так и теоретического), чем, например, ВТСП или КМС-системы. Кроме того, тесная связь магнитных и транспортных свойств в кондо-изоляторах позволяет эффективно совмещать при их изучении различные экспериментальные методы, чувствительные к поведению либо спиновой, либо зарядовой подсистемы.

Наряду с этим общефизическим смыслом, исследования кондо-изоляторов имеют и самостоятельный интерес. Эти системы демонстрируют довольно высокие термоэлектрические показатели в области температур ниже 300К, а в сочетании с возможностью оптимизации соотношения между электро- и теплопроводностью, они могут рассматриваться как потенциальные материалы для термоэлектрических устройств этого диапазона температур. Исследования микроскопических механизмов формирования физических свойств таких систем в силу этих причин весьма актуальны. При этом, поскольку многие интересные эффекты обусловлены поведением /-электронной подсистемы, большое значение. имеют методы, дающие информацию о спектре возбуждений 4/-электронов, и f особое место среди них занимает нейтронная спектроскопия как уникальный метод анализа спиновой (магнитной) динамики.

Наиболее детально исследованы спектры магнитных возбуждений цериевых кондо-изоляторов и одного из двух известных (SmBb и SmS) кондо-изоляторов на основе самария - гексаборида самария SmBb. Для их описания был предложен ряд моделей с учетом гибридизации локализованных /-электронов с электронами зоны проводимости, эффектов кристаллического электрического поля (КЭП) и эффекта Кондо. Вместе с тем информация о спиновой динамике в YbB 12 - единственном кондо-изоляторе на основе Yb (который часто рассматривают как дырочный аналог цериевых кондо-изоляторов) - ограниченна и противоречива. ,

Другой вопрос, существенный для понимания физики кондо-изоляторов, связан с межионным обменным взаимодействием типа РККИ. При высоких температурах для этих систем характерно наличие локализованных магнитных моментов, поэтому, хотя при понижении температуры в них формируется немагнитное основное состояние, магнитные корреляции могут проявляться в виде динамических эффектов, исследование которых позволит лучше понять природу основного состояния.

Вплоть до настоящего времени из всех кондо-изоляторов влияние обменного взаимодействия между РЗ ионами на магнитный отклик системы было обнаружено и изучено только для соединения CeNiSn. Другим подходящим кандидатом для исследования подобного рода эффектов (наряду с YbB]2, в котором спиновые возбуждения, по-видимому, имеют кооперативный характер), является также сульфид самария. Считается, что в этой системе имеет место ПВ состояние экситонного типа, в целом аналогичное тому, что наблюдается в SmB^ Вместе с тем наличие в целочисленно-валентной фазе SmS магнитных корреляций Sm-Sm, приводящих к дисперсии спин-орбитального (СО) возбуждения 7F() —» 1F\ позволяет предположить, что в этой системе, в отличие от SmBfa межионное обменное взаимодействие также может оказывать существенное влияние на ее свойства и после перехода в ПВ состояние. Решение , этой задачи представляет особый и самостоятельный интерес еще и потому, что, возможность сосуществования магнитных корреляций с зарядовыми и спиновыми межконфигурационными флуктуациями, характерными для ПВ режима, на сегодняшний день вообще изучена довольно слабо (единственное исключение - магнитное упорядочение в ПВ халькогенидах туллия).

Целью работы являлось экспериментальное исследование природы и условий формирования основного состояния и динамического магнитного отклика (спектра магнитных возбуждений) YbBJ2, а также поиск в спектральном магнитном отклике Sm(Y)S признаков формирования экситоноподобного промежуточно-валентного состояния и исследование влияния на спектр магнитных возбуждений Sm(Y)S межионного обменного взаимодействия Sm-Sm.

Основные задачи работы:

1. Исследовать дисперсию и температурную эволюцию магнитных возбуждений в YbBn.

2. Выяснить, как трансформируется спектр магнитных возбуждений YbBl2 при нарушении регулярности РЗ подрешетки.

3. Получить экспериментальную оценку параметров потенциала КЭП в YbB\2.

4. Проанализировать роль различных факторов (регулярности РЗ подрешетки, эффектов КЭП, межионного обменного взаимодействия и гибридизации f-электронной оболочки с электронами проводимости) в формировании особенностей динамического магнитного отклика YbB\2.

5. Детально исследовать структуру спектра магнитных возбуждений, а также зависимость их характеристик от волнового вектора в ряду Sm\.xYxS при различных значениях валентности самария.

6. Проанализировать, каким образом реализуется экситонное ПВ состояние в-условиях обменного взаимодействия Sm-Sm.

Для выполнения поставленных в данной работе задач в качестве основного был выбран метод неупругого рассеяния нейтронов (НРН), позволяющий непосредственно наблюдать магнитные возбуждения /^электронной оболочки и исследовать зависимость их характеристик (энергии, интенсивности и времени жизни) от волнового вектора во всей зоне Бриллюэна.

Научная новизна, основные результаты, выносимые на защиту: г ' s

1. Впервые методом НРН!(в,том числе с поляризационным анализом) проведено комплексное исследование спиновой динамики в кондо-изоляторе YbB\2. В экспериментах на монокристаллическом образце YbB\2 определена дисперсия магнитных возбуждений и изучена их температурная эволюция. На серии моно- и поликристаллических образцов Yb\.xLuxB\2 (х = 0.2 . 0.9) исследовано влияние на спектральный магнитный отклик YbB\2 нарушения регулярности редкоземельной подрешетки и проанализирована зависимость спектральных характеристик от концентрации допирующих немагнитных ионов (Lu). Экспериментально определены параметры потенциала кристаллического электрического поля в YbB\2 и получена оценка возможного расщепления основного СО мультиплета иона Yb3+. -

2. Установлено, что:

• при низких температурах (Т<40К)-динамический магнитный отклик YbB\2 вблизи края спиновой щели формируется тремя дисперсионными возбуждениями (А/1, Ml и М3) со средними энергиями 15, 20 и 40 мэВ, при этом релаксация низкоэнергетического возбуждения Ml подавлена, что позволяет рассматривать его как резонансное возбуждение внутри щели;

• нарушение регулярности РЗ подрешетки при частичном замещении: Yb на Lu приводит к заметному демпфированию и постепенному подавлению низкоэнергетического возбуждения М1,,однако собственно спиновая щель и более высокоэнергетические возбуждения М2 и МЗ сохраняются г вплоть до низких концентраций Yb, соответствующих одноионному пределу;

• при высоких температурах (Т>120К) динамический магнитный отклик YbB\2 имеет одноузельный спин-флуктуационный: характер с остаточными эффектами КЭГ1 ш содержит две спектральные компоненты: широкий (F/2 ~ 8 мэВ) квазиупругий пик и, также широкий, неупругий пик Mh с энергией £ « 20 мэВ;

• переход от щелевого спектра с кооперативными возбуждениями к одноузельному спин-флуктуационному отклику происходит в сравнительно узкой области температур вблизи Т* и 50К и осуществляется путем подавления возбуждениий Ml, Ml и МЗ с одновременным появлением нового бездисперсионного возбуждения Щ и широкого сигнала квазиупругого рассеяния; при этом Т* заметно меньше энергии всех возбуждений в спектре.

3. Анализ всех полученных для КЫ?^ результатов позволяет предположить, что щель ~20 мэВ' в низкотемпературном спектре обусловлена формированием одноузельного по природе синглетного основного состояния за счет f-d гибридизации на ионах Yb. Тонкая структура спектра магнитных возбуждений YbB\2, по-видимому, может быть связана, с эффектами кристаллического поля, перенормированными вследствие сильной f-d гибридизации, и наличием; антиферромагнитных (АФМ) корреляций, за счет которых внутри щели появляется; дополнительное резонансное возбуждение типа спинового экситона.

4. Впервые детально исследована структура спектра магнитных возбуждений -в системе Sm(Y)S в зависимости от степени промежуточной валентности Sm, а также роль межионного обменного взаимодействия Sm-Sm в формировании спектрального магнитного отклика Sm(Y)S в промежуточно-валентной фазе. v 7 21

5. Установлено, что в области энергий СО перехода FQ —> F\ конфигурации Sm в промежуточно-валентном Sm(Y)S наблюдается дополнительное дисперсионное магнитное возбуждение той же симметрии, принадлежащее спектру экситоноподобного промежуточно-валентного состояния Sm. Структура спектра магнитных возбуждений Sm(Y)S и их дисперсия могут быть полу количественно описаны в рамках феноменологической модели, учитывающей наличие обменного взаимодействия между /^-электронными состояниями экситонного типа на каждом ионе Sm.

Полученные в диссертационной работе экспериментальные результаты важны для дальнейшего развития и систематизации представлений о природе необычных свойств кондо-изоляторов и родственных им систем, а также многокомпонентных СКЭС с конкуренцией взаимодействий в целом. Проведенные исследования также будут способствовать решению задачи создания на основе РЗ соединений новых функциональных материалов с заданными свойствами.

Работа содержит 138 страниц, 47 рисунков и 4 таблицы.

1 , Работа выполнена в Лаборатории нейтронных и синхротронных исследований ИСФТТ РНЦ «Курчатовский институт». Эксперименты по f неупругому рассеянию нейтронов проводились в Лаборатории Резерфорда-Эпплтона (Великобритания), Лаборатории Леона Бриллюэна (Франция) и Институте Лауэ-Ланжевена (Франция).

Основные результаты, легшие в основу диссертации, опубликованы в работах [108, 115-124] и представлялись на 14 национальных и международных конференциях.

V. Заключение (выводы)

1. Впервые методом НРН (в том числе с поляризационным анализом) проведено комплексное исследование спиновой динамики в кондо-изоляторе YbB\2. В экспериментах на монокристаллическом образце YbB\2 определена дисперсия магнитных возбуждений и изучена их температурная эволюция. На серии моно- и поликристаллических образцов Yb\.xLuxB\2 (х = 0.2 . 0.9) исследовано влияние на спектральный магнитный отклик YbBu нарушения регулярности редкоземельной подрешетки и проанализирована зависимость спектральных характеристик от концентрации допируюших немагнитных ионов (Lu). Экспериментально определены параметры потенциала кристаллического электрического поля в YbB\2 и получена оценка возможного расщепления основного СО мультиплета иона Yb3+.

2. Установлено, что:

• при низких температурах (Т<40К) динамический магнитный отклик YbB\2 вблизи края спиновой щели формируется тремя дисперсионными i возбуждениями (Ml, Ml и Mi) со средними энергиями 15, 20 и 40 мэВ, при этом релаксация низкоэнергетического возбуждения Ml подавлена, что позволяет рассматривать его как резонансное возбуждение внутри щели;

• нарушение регулярности РЗ подрешетки при частичном замещении Yb на Lu приводит к заметному демпфированию и постепенному подавлению низкоэнергетического возбуждения Ml, однако собственно спиновая щель и более высокоэнергетические возбуждения Ml и МЗ сохраняются вплоть до низких концентраций Yb, соответствующих одноионному пределу;

• при высоких температурах (Т>120К) динамический магнитный отклик YbB\2 имеет одноузельный спин-флуктуационный характер с остаточными эффектами КЭП и содержит две спектральные компоненты: широкий (Г/2 ~ 8 мэВ) квазиупругий пик и, также широкий, неупругий пик М/, с энергией £ « 20 мэВ;

• переход от щелевого спектра с кооперативными возбуждениями к одноузельному спин-флуктуационному отклику происходит в сравнительно узкой области температур вблизи Т* ~ 50К и осуществляется путем подавления возбуждениий ML, Ml и МЗ с одновременным появлением нового бездисперсионного возбуждения М/, и широкого сигнала квазиупругого рассеяния; при этом Г* заметно меньше энергии всех возбуждений в спектре.

3. Анализ всех полученных для YbB\2 результатов позволяет предположить, что щель -20 мэВ в низкотемпературном спектре обусловлена формированием одноузельного по природе синглетного основного состояния за счет f-d гибридизации на ионах Yb. Тонкая структура спектра магнитных возбуждений YbB\2, по-видимому, может быть связана с эффектами кристаллического поля, перенормированными вследствие сильной f-d гибридизации, и наличием антиферромагнитных (АФМ) корреляций, за счет которых внутри щели появляется дополнительное резонансное возбуждение типа спинового экситона.

4. Впервые детально исследована структура спектра магнитных возбуждений в системе Sm(Y)S в зависимости от степени промежуточной валентности Sm, а также роль межионного обменного взаимодействия Sm-Sm в формировании спектрального магнитного отклика Sm(Y)S в промежуточно-валентной фазе. i

7 7

5. Установлено, что в области энергий СО перехода Fq —» F\ конфигурации Sm" в промежуточно-валентном Sm(Y)S наблюдается дополнительное дисперсионное магнитное возбуждение той же симметрии, принадлежащее спектру экситоноподобного промежуточно-валентного состояния Sm. Структура спектра магнитных возбуждений Sm(Y)S и их дисперсия могут быть полуколичественно описаны в рамках феноменологической модели, учитывающей наличие обменного взаимодействия между /-электронными состояниями экситонного типа на каждом ионе Sm.

В заключение я считаю своим приятным долгом выразить глубокую признательность д.ф.-м.н. И. А. Алексееву за1 руководство работой, профессору Ж.-М. Миньо (J.-M. Mignot) за плодотворную совместную работу и конструктивные обсуждения полученных результатов, а также моим коллегам д.ф.-м.н. профессору И.П.Садикову, к.ф.-м.н. В. Н. Лазукову, к.ф.-м.н. Е. В. Нефедовой, А. В. Рыбиной и Н. Н. Тидену за постоянные поддержку, внимание и помощь в работе. Я благодарен к.ф.-м.н. А. С. Иванову и доктору Р. Бюли (R. I. Bewley) за помощь в проведении нейтронных экспериментов; доктору У. Штаубу (U. Staub) и профессору д.ф.-м.н. А. П. Менушенкову за предоставленные данные по валентности самария в исследуемых образцах; д.ф.-м.н. Н. М. Плакиде, д.ф.-м.н. академику Ю. М. Кагану, д.ф.-м.н. К. А. Кикоину, профессору П. Райзборо (P. S. Riseborough), профессору С. Лью (S. Н. Liu) и профессору Б. Дорнеру (В. Dorner) за полезные обсуждения.

Неоценимый вклад в выполнение настоящей работы внесли к.ф.-м.н. Н. Ю. Шицевалова, д.ф.-м.н. Ю. Б. Падерно, доктор Ф. Ига (F. Iga), профессор Т. Такабатаке (Т. Takabatake), д.ф.-м.н. А. В. Голубков и доктор А. Очиай (A. Ochiai), которым я чрезвычайно признателен за изготовление образцов.

Я также благодарен руководству ИСФТТ в лице профессора член-корр. РАН д.ф.-м.н. Н. А. Черноплекова, профессора д.ф.-м.н. Н. В. Знаменского, и к.т.н. В. К. Ожогиной за поддержку в работе над диссертацией.

1. J. Kondo, Resistance minimum in dilute magnetic alloys, Prog. Theor. Phys. (Kyoto) 32 (1964) pp. 37-49.

2. J. M. Lawrence, P. S. Riseborough, R. D. Parks, Valence fluctuation phenomena, Rep. Prog. Phys. 44 (1981) pp. 1-84

3. G. R. Stewart, Heavy-fermion systems, Rev. Mod. Phys. 56 (1984) pp. 755-787.

4. M. Loewenhaupt, К. H. Fisher, Valence-fluctuation and heavy-fermion 4f systems, in Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, eds. K. A. Gschneider, Jr., L. Eyring, Vol. 16, North-Holland, Amsterdam, 1993, pp. 1-105.

5. P. Wachter, Intermediate valence and heavy fermions, in Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, eds. K. A. Gschneidner, Jr., L. Eyring, G. H. Lander, G. R. Choppin (North-Holland, Amsterdam, 1994) 19, pp. 177-382.

6. L. L. Hirst, Configuration crossover in Af substances under pressure, J. Phys. Chem. Solids 35 (1974) pp. 1285-1296.

7. С. M. Varma, Y. Yafet, Magnetic susceptibility of mixed-valence rare-earth compounds, Phys. Rev. В 13 (1976) pp. 2950-2954.

8. P.W. Anderson, Localized magnetic states in metals, Physical Review, Vol. 124, No.l, 1961, pp. 41-53.

9. T. A. Kaplan, S. D. Mahanti, Localized-electron mechanism for configuration mixing in Sm compounds, Phys. Lett. A 51 (1975) pp. 265-266.

10. К. А. Кикоин, О природе "золотой" фазы сульфида самария, ЖЭТФ 85 (1983) стр. 1000-1016.

11. К. A. Kikoin, Е. G. Goryachev, V. A. Gavrichkov, A novel explanation of the phase transition with the valence change in cation-substituted samarium monochalcogenides, Sol. Stat. Commun. 60 (1986) pp. 663-667.

12. A. S. Mishchenko, K. A. Kikoin, Lattice dynamics of rare-earth semiconductors with unstable valence, J. Phys.: Condens. Matter 3 (1991) pp. 5937-5954.

13. К.А.Кикоин, А.С.Мищенко, Резонансные состояния в колебательных спектрах полупроводников с промежуточной валентностью, ЖЭТФ 104 (1993) стр. 3810-3834.

14. К. A. Kikoin, A. S. Mishchenko, Magnetic excitations in intermediate-valence semiconductors with a singlet ground state, J. Phys.: Condes. Matter 7 (1995) pp. 307313.

15. S. Gurnoe, K. A. Kikoin, Electron self-trapping in intermediate-valent SmB6, Phys. Rev. В 61 (2000) pp. 15714-15725.

16. G. Aeppli, Z. Fisk, Kondo insulators, Comments Condens. Matter Phys. 16 (1992) 155-165.

17. P. S. Riseborough, Heavy fermion semiconductors, Advances in Physics 49 (2000) pp. 257-320.

18. F. Iga, S. Hiura, J. Klijn, N. Shimizu, T. Takabatake, M. Ito, Y. Matsumoto, F. Masaki, T. Suzuki, T. Fujita, Kondo-semiconductor to Kondo-impurity transition in, the heat capacity of Yb,.xLuxBi2, Physica В 259-261 (1999) pp: 321-314.

19. M.F.Hundley P. C. Canfield, J.D.Thompson, Z. Fisk, J.M.Lawrence, Hybridization gap in Ce3Bi4Pt3, Phys. Rev. В 42 (1990) pp. 6842-6845.

20. A. Menth, E. Buehler, Т. H. Geballe, Magnetic and semiconducting properties of SmB6, Phys. Rev. Lett. 22 (1969) pp. 295-297.

21. J.C. Nickerson, R.M. White, K.N. Lee, R. Bachman, Т. H. Geballe, G.W. Hull, Phys. Rev. B, vol. 3, № 6, pp.2030-2042 (1971)

22. A. Severing, J. D. Thompson, P. C. Canfield, Z. Fisk, P. Riseborough, Gap in the magnetic excitation spectrum of Ce3Bi4Pt3, Phys. Rev. В 44 (1991) pp. 6832-6837.

23. Т. E. Mason; G. Aeppli, A. P. Ramirez, K. N. Clausen, C. Broholm, N. Stucheli,, E. Bucher, Т. Т. M. Palstra, Spin gap and antiferromagnetic correlations in the Kondo; insulator CeNiSn, Phys. Rev. Lett. 69 (1992) pp. 490-493

24. T. J. Sato, H. Kadowaki, H. Yoshizawa, T. Ekino, T. Takabatake, H. Fujii, L.-P. Regnault, Y. Isikawa, Neutron scattering study of antiferromagnetic correlations in the Kondo semiconductor CeNiSn, J.Phys.: Condens. Matter 7 (1995) 8009-8026.

25. A. Bouvet, Т. Kasuya, М. Bonnet, L.P. Regnault, J. Rossat-Mignod, F. Iga, B. Fak, A. Severing, Magnetic excitations observed by means of inelastic neutron scattering in polycrystalline YbB12, J. Phys.: Condens. Matter 10 (1998) pp.5667-5677.

26. E. V. Nefeodova, P. A. Alekseev, J.-M. Mignot, V. N. Lazukov, I. P. Sadikov, Yu. B. Paderno, N. Yu. Shitsevalova, R. S. Eccleston, Inelastic neutron scattering study of the Kondo semiconductor YbB]2, Phys. Rev. В 60 (1999) pp 13507-13512.

27. Э. E. Вайнштейн, С. M. Блохин, Ю; Б. Падерно, Рентгеноспектральное исследование гексаборида самария, ФТТ 6 (1964) стр. 2909-2912

28. R. L. Cohen, М. Eibschutz, К. W. West, Electronic and magnetic structure of SmBe, Phys. Rev. Lett. 24 (1970) pp. 383-386.

29. W. C. Martin, R. Zalubas, L. Hagan, Atomic energy levels the rare earth elements. Natl. Stand. Ref. Data Ser., Natl. Bur. Stand. 60 (1978) U.S. Government Printing Office, Washington.31. http://amods.kaeri.re.kr/level/LEVEL.html

30. P. A. Alekseev, V. N. Lazukov, R. Osborn, B. D. Rainford, I. P: Sadikov, E. S. Konovalova, Yu. B. Paderno, Neutron scattering study of the intermediate-valent ground state in SmB6, Europhys. Lett. 23 (1993) pp. 347-353.

31. P. A. Alekseev, A. S. Ivanov, V. N. Lazukov, I. P. Sadikov, A-. Severing, Temperature effects in phonon dispersion of SmBg intermediate valence semiconductor, PhysicaB 180&181 (1992) pp.281-283.

32. В. П. Жузе, А. В. Голубков, E. В. Гончарова, Т. И. Комарова, В. М. Сергеева, Электрические свойства SmS, ФТТ 6 (1964) стр. 268-271.

33. A. Jayaraman, V. Narayanamurti, E. Bucher, R. G. Maines, Continuous and discontinuous semiconductor-metal transition in samarium monochalcogenides under pressure, Phys. Rev. Lett. 25 (1970) pp. 1430-1433.

34. M. B: Maple, D. Wohlleben, Nonmagnetic 4f shell in the high-pressure phase of SmS, Phys. Rev. Lett. 27 (1971) pp.511-515.

35. J. M: D. Coey, S. K. Ghatak, M: Avignon, F. Holtzberg, Phys. Rev. В 14 (1976) pp.3744-3752.

36. S. D. Bader, N. E. Philips, D: B. McWhan, Heat capacity and resistivity of metallic SmS at high pressure, Phys. Rev. В 7 (1973) pp. 4686-4688.

37. F. Holtzberg, J. Witting, Intermediate valent metallic SmS and SmSe: A new puzzle, Solid State Commun., 40 (1981) pp. 315-319.

38. F. Lapierre, M. Ribault, F. Holtzberg, J. Flouquet, New states in SmS ?, Solid State Commun., 40 (1981) pp. 347-351.

39. S: M. Shapiro, R. J. Birgeneau, E. Bucher, Magnetic excitations in semiconducting SmS, Phys. Rev. Lett. 34 (1975) pp. 470-473

40. A. Barla, J. P. Sanchez, Y. Haga, G. Lapertot, B. P. Doyle, O. Leupold^ R. Ruffer, M. M. Abd-Elmeguid, R. Lengsdorf, J. Flouquet, Pressure-induced magnetic order in golden SmS, Phys. Rev. Lett. 92 (2004) pp. 066401-1 066401-4.

41. Y. Haga, J. Derr, A. Barla, B. Salce, G. Lapertot, I. Sheikin, K. Matsubayashi, N. K. Sato, J. Flouquet, Pressure-induced magnetic phase transition in gold-phase SmS, Phys. Rev. В 70 (2004) pp. 220406-1 220406:4.

42. P. P. Deen, D. Braithwaite, N. Kernavanois, L. Paolasini, S. Raymond, A. Barla, G. Lapertot, J. P. Sanchez, Structural and electronic transitions in the low-temperature, high-pressure phase of SmS, Phys. Rev. В 71' (2005) pp. 245118-1 245118-5.

43. D. B: McWhan, S. M. Shapiro, J. Eckert, H. A. Mook, R. J. Birgeneau, Pressure dependence of magnetic excitations in SmS, Phys. Rev. В 18 (1978) pp. 3623-3630.

44. H. A. Mook, D. B« McWhan, F. Holtzberg, Lattice dynamics of mixed-valent SmS, Phys. Rev. В 25 (1982) pp. 4321-4323.

45. A. Jayaraman, P. Dernier, L. D. Longinotti, Study of the valence transition in SmS induced by alloying, temperature, and pressure, Phys. Rev. В 11 (1975) pp. 2783-2794.

46. M. Campagna, S. Т. Chui, G. К. Wertheim, Transition to intermediate valence state and x-ray photoemission in SmixGdxS; Phys. Rev. В 14 (1976) pp. 653-657.

47. T. Penney, F. Holtzberg, Virtual bound states and configurational mixing in Smj. XYXS alloys, Phys. Rev. Lett. 34 (1975) pp. 322-325.

48. L. J. Tao, F. Holtzberg, Valence transitions of Sm in monosulflde solid solutions, Phys. Rev. В 11((1975) pp. 3842-3849:

49. Z. Fisk, J. L. Sarrao, J. D: Thompson; D. Maridrus, M. F. Hundley, A". Miglori, B. Bucher, Z. Schlesinger, G. Aeppli, E. Bucher, J. F. DiTusa, C. S. Oglesby, H.-R. Ott, P. C. Canfield, S. E. Brown, Physica-В 206&207 (1995) pp. 798-803.

50. P. S. Riseborough, Theory of the dynamic magnetic response of Ce3Bi4Pt3: a heavy fermion semiconductor, Phys. Rev. В 45 (1992) pp. 13984-13995

51. P. S. Riseborough, Theory of temperature-dependent angle-resolved-photoemission spectrum of heavy-fermion semiconductors, Phys. Rev. B 58 (1998) pp. 15534-15547.

52. H. Ikeda, K. Miyake, A theory of anisotropic semiconductor of heavy fermions, J: Phys. Soc. Jpn. 65 (1996) pp. 1769-1781

53. J. Moreno, P. Coleman, Gap-anisotropic model for the narrow-gap Kondo insulators, Phys. Rev. Lett. 84,(2000) pp. 342-345

54. A. Severing, T. Perring, J: D. Thompson, P. C. Canfield, Z. Fisk, Spin-hole doping in the Kondo-insulator Ce3Bi4Pt3 studied by neutron scattering, Physica В 199&200 (1994) pp. 480-482.

55. S. H. Liu, Theory of the correlated-electron semiconductor Ce3Bi4Pt3, Phys. Rev. B. 60(1999) pp. 13429-13438.

56. S. H. Liu, Correlated insulating ground state of Ce3Bi4Pt3, Phys. Rev. В 63 (2001) pp. 184108-1 184108-5.

57. T. Kasuya, Gap state in YbB]2 and SmB6: real Kondo insulators, Europhys. Lett. 26 (1994) pp. 277-281

58. T. Kasuya, Mixed valence state in SmB6, Europhys. Lett. 26 (1994) pp. 283-287.

59. Т. Kasuya, Physical mechanism in Kondo insulator, J. Phys. Soc. Jpn. 65 (1996) pp. 2548-2558.

60. J. С. Cooley, М. С. Aronson, A. Lacerda, Z. Fisk, Р. С. Canfield, R. P. Guertin, High magnetic fields and the correlation gap in SmB6, Phys. Rev. В 52 (1995) pp. 73227327.

61. N. E. Sluchanko, V. V. Glushkov, S. V. Demishev, A. A. Pronin, A. A. Volkov, M. V. Kondrin, A. K. Savchenko, S. Kunii, Low-temperature transport anisotropy and many-body effects in SmB6, Phys. Rev. В 64 (2001) pp. 153103-1 153103-4.

62. S. Gabani, K. Flachbart, E. Konovalova, M. Orendac, Y. Paderno, V. Pavlik, J. Sebek, Properties of the in-gap states in SmBe, Sol. Stat. Commun. 117 (2001) pp. 641-644

63. S. Gabani, E. Bauer, M. Delia Mea, K. Flachbart, Y. Paderno, V. Pavlik, N. Shitsevalova, Insulator-metal phase transition in SmB6 under pressure, J. Magn. Magn. Mater. 272-276 (2004) pp. 397-399.

64. K. W. Stevens, Fluctuating valence in SmS, J.Phys. C: Solid State Phys. 9 (1976) pp. 1417-1428.

65. S. H. Liu, Spin fluctuation theory for the insulating ground state of YbB12, Phys. Rev. В 63 (2001) pp* 115108-1 115108-6.

66. P. S. Riseborough, Spin excitons in heavy fermion semiconductors, J. Magn. Magn. Mater. 226-230 (2001) pp. 127-128.

67. P. S. Riseborough, Collapse of the coherence gap in Kondo semiconductors, Phys. Rev. В 68 (2003) pp. 235213-1 235213-12.

68. Т. Kasuya, Excitation spectra in Kondo insulators, Physica В 223&224 (1996) pp.402-408.

69. F. Iga, A. Bouvet, L.P. Regnault, T. Takabatake, A. Hiess, T. Kasuya, Magnetic excitations in a single crystal of the Kondo semiconductor YbB 12, J. Phys. Chem. Sol. 60 (1999) pp. 1193-1196.

70. M. T. Hutchings, Point-charge calculation of energy levels of magnetic ions in crystalline electric field, Solid State Physics 16 (1964) pp. 227-273.

71. K. W. H. Stevens, Matrix elements and operator equivalents connected with' magnetic properties of rare-earth ions, Proc. Phys. Soc. A 65 (1952) pp. 209-215.

72. A. J. Freeman, R. E. Watson, Theoretical investigation of some magnetic and spectroscopic properties of rare-earth ions, Phys. Rev. 127 (1962) pp. 2058-2075.

73. П.А.Алексеев; И. П. Садиков, В. П. Колядин, А. В. Мирмельштенй, Взаимодействие ионов Рг с кристаллическим электрическим полем и электронами проводимости в Кондо-системе СеАЬ, Письма в ЖЭТФ 39 (1984) стр. 477-480.

74. П. А. Алексеев, В. Н. Лазу ков, И. П. Садиков, А.Ю.Румянцев, Кристаллическое поле на парамагнитном ионе Рг в соединении с промежуточной валентностью CeNi5, Письма в ЖЭТФ 43 (1986) стр. 586-588.

75. P. A. Alekseev, W. Biihrer, V. N. Lazukov, Е. V. Nefeodova, I. P. Sadikov, O. D. Chistyakov, M. Zolliker, Low-temperature effects in magnetic spectral response of CeAl3-based systems, Physica В 217 (1996) pp. 241-251.

76. В. H. Лазуков, П. А. Алексеев, , E. С. Клементьев, Е.В.Нефедова, И. П. Садиков, Ж.-М. Миньо, Н. Б. Кольчугина, О. Д. Чистяков, Влияние нестабильной валентности ионов церия на кристаллическое поле в соединениях типа ReNi, ЖЭТФ 113 (1998) стр. 1731-1747.

77. К. R. Lea, М. J. М. Leask, W. P. Wolf, The raising of angular momentum degeneracy of f-electron terms by cubic crystal fields, J. Phys. Chem. Solids 23 (1962) pp. 1381-1405.

78. R. J. Birgeneau, Transition probabilities for f-electron J-multiplets in cubic crystal fields, J. Phys. Chem. Solids 33 (1972) pp. 59-68.

79. W.Marshall, S. W. Lovesey, Theory of Thermal Neutron Scattering, Clarendon Press, Oxford^ 1971.

80. E. Holland-Moritz, D. Wohlleben, M. Loewenhaupt, Anomalous paramagnetic neutron spectra of some intermediate-valence compounds, Phys. Rev. В 25 (1982) pp. 7482-7503.

81. E. Balcar, S. W. Lovesey. Theory of magnetic neutron and photon scattering. Oxford University Press, Oxford, 1989.

82. R. M: Moon, T. Riste, W. G. Koehler, Polarization analysis of thermal-neutron scattering, Phys. Rev. 181 (1969) pp. 920-931.

83. O: Scharpf, Hi Capellmann, The JffZ-difference method with polarized neutrons and the separation of coherent, spin incoherent, and magnetic scattering cross sections in a multidetector, Phys. Stat. Sol. (a) 135 (1993) pp. 359-379.

84. A. Shigemoto, S. Imada, A. Sekiyama, A. Yamasaki, A. Irizawa, T. Muro, Y. Saitoh, F. Iga, T. Takabatake, S. Suga, High resolution soft X-ray photoemission of Kondo insulator YbB12, J. Electr. Spectr. Rel. Phenom. 144-147 (2005) pp. 671-673.

85. K. Ikushima, Y. Kato, M. Takigawa, F. Iga, S. Hiura, T. Takabatake, ,7,Yb NMR in the Kondo semiconductor YbB12, Physica В 281&282 (2000) 274-275.

86. G. M. Kalvius, D. R. Noakes, N. Marcano, R. Wappling, F. Iga, T. Takabatake, Dynamics of the internal field in RB!2 (R=Er, Yb, Lu), Physica В 326 (2003) pp. 398402.

87. H. Okamura, S. Kimura, H. Shinozaki, T. Nanba, F. Iga, N. Shimizu, T. Takabatake, Optical conductivity of the Kondo insulator YbB)2: gap formation and low-energy excitations, Phys. Rev. В 58 (1998) pp. R7496-R7499.

88. F. Iga, N. Shimizu, T. Takabatake, Single crystal growth and physical properties of Kondo insulator YbB12, J. Magn. Magn. Mater. 177-181 (1998) pp. 337-338.

89. F. Iga, Т. Suemitsu, S. Hiura, K. Takagi, K. Umeo, M. Sera, T. Takabatake, Thermoelectric properties of the Kondo semiconductor : Ybj.4LuxBi2, J. Magn. Magn. Mater. 226-230 (2001) pp.137-138.

90. H. Okamura, M. Matsunami, T. Inaoka, T. Nanba, S. Kimura, F. Iga, S. Hiura, J. Klijn, T. Takabatake, Optical conductivity of Ybi.xLuxBi2: energy gap and mid-infrared peak in diluted Kondo semiconductors, Phys. Rev. В 62 (2000) pp. R13265-R13269.

91. T. Mutou, Effects of magnetic-ion dilution in Kondo insulators, Phys. Rev. В "64 (2001) pp. 165103-1 165103-5.

92. T. Saso, H. Harima, Formation mechanism^ of hybridization gap,.'in Kondoiinsulators based on a realistic band model and application to YbB^, J. Phys. Soc. Jpn. 72 (2003) pp. 1131-1137. ,

93. H. A.Mook, R. M. Niclow, T. Penney, F. Holtzberg, M. W. Shafer, Phonondispersion in intermediate-valence Sm075Y025S, Phys. Rev. В 18 (1978) pp. 2925-2928.f

94. H. A. Mook, R. M. Niclow, Neutron-scattering investigation of the phonons in intermediate-valence Sm075Yo.25S, Phys. Rev. В 20 (1979) pp. 1656-1662.

95. H. A. Mook, T. Penney, F. Holtzberg, M. W. Shafer, Magnetic excitations in the intermediate valence system Smo75Yo.2sS, J. Phys. (Paris) Colloq. 39 (1978) C6-837-C6-839.

96. E. Holland-Moritz, E. Zirngiebl, S. Blumenroder, Resonant coupling of optical phonons to J-multiplet excitations in intermediate valent Smo.75Yo.25S, Z. Phys. В -Condens. Matter 70 (1988) pp. 395-398.

97. E. С. Клементьев, П. А. Алексеев, G. Г. Кривенцов, В: Н. Лазуков, Программа количественной обработки спектров неупругого рассеяния нейтронов, препринт ИАЭ-5830/9, Москва (1994) 10 стр.

98. А. P. Murani, Paramagnetic scattering from the valence-fluctuation compound YbAl3, Phys. Rev. B<50'(1994) pp. 9882-9893. I

99. K. S. Nemkovski, P. A. Alekseev, J.-M. Mignot, N.N. Tiden, Phonons in the Kondo insulator YbBi2, Phys. Stat. Sol. (с) 1 (2004) pp. 3093-3096.

100. J.-M. Mignot, P. A. Alekseev, K. S. Nemkovski, L.-P. Regnault, F.Iga, T. Takabatake, Evidence for short-range antiferromagnetic fluctuations in Kondo-insulator YbBi2, Phys. Rev. Lett. 94, (2005) pp. 247204-1 247204-4.

101. J.-M. Mignot, P.A. Alekseev, K.S. Nemkovski, E.V. Nefeodova, A.V. Rybina, L.-P. Regnault, N.Yu. Shitsevalova, F. Iga and T. Takabatake, Neutron scattering study of spin and lattice dynamics in YbB/ ?, Physica B, vol. 383, Issue 1 (2006) pp. 16-19

102. K. S. Nemkovski, J.-M. Mignot, P. A. Alekseev, A. S. Ivanov, E. V. Nefeodova, A. V. Rybina, L.-P. Regnault, F. Iga, T. Takabatake, Polarized-Neutron Study of Spin Dynamics in the Kondo Insulator YbBi2, Phys. Rev. Lett. 99 (2007) 137204.

103. К. С. Немковский, П.А.Алексеев, Ж.-М. Миньо, И.П. Садиков,1 Температурная эволюция спектра магнитных возбуждений в кондо-изоляторе YbB12, Кристаллография*52 (2007) стр. 415-419.

104. K.G. Немковский, E.B. Нефедова; H.H. Тиден, Ж.-М. Миньо, Влияние Yb-Yb корреляций' на спектральный магнитный отклик Кондо-изолятора YbBi2, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 10 (2004) стр. 115-118.

105. К. С. Немковский, П. А. Алексеев, Е. С. Клементьев, Определение потенциала кристаллического поля в Кондо-изоляторе YbB]2, препринт ИАЭ-6221/9, Москва (2001) 40 стр:

106. П.А.Алексеев, Ж.-М.Миньо, Е.В.Нефедова, К.С.Немковский, В'Н.Лазуков, И.П.Садиков, А.Очиай, Природа спектра магнитных возбуждений (Sm, Y)S: эффекты КЭП или экситон?, Письма в ЖЭТФ, том 79, вып.2, с. 92-96.к

107. P. A. Alekseev, J.-M. Mignot, Е. V. Nefeodova, К. S. Nemkovski, V. N. Lazukov, A. Ochiai, A. V. Golubkov, Effects of intermediate valence and Sm-Sm interactions on magnetic excitation spectra in (Sm,Y)S, Physica В 359-361 (2005) pp. 154-156.

108. A. T. Boothroyd, J. P. Barratt, P. Bonville, P. C. Canfield, A. Murani,

109. A. R. Wildes, R. I. Bewley, Magnetic state of Yb in Kondo-lattice YbNi2B2C, Phys. Rev. В 67 (2003) pp. 104407-1 104407-11.

110. П. А. Алексеев, E. С. Клементьев, В. H. Лазуков; Е. В. Нефедова, И: П.' Садиков, M.v Н: Хлопкин, А. Ю. Музычка, И. Л. Сашин; Н: Н. Ефремова,

111. B. Бурер, 4f электроны и условия формирования основного'состояния в. Кондо-изоляторе CeNiSn, ЖЭТФ 106 (1994), стр. 1228-1245.

112. J.-Y. So, S.-J. Oh, J.-G. Park, D. T. Adroja, K. A. McEwen, T. Takabatake; Inelastic neutron scattering studies of doped CeNiSn and' CeRhSb: crystal-field excitation and origin of the pseudogap, Phys. Rev. В 71 (2005) pp. 214441-1-214441-7.

113. E. A. Goremychkin, R. Osborn, Neutron-spectroscopy study of the heavy-fermion compound.СеСиб, Phys. Rev. В 47 (1993) pp. 14580 14583.

114. T. Saso, Calculation of optical'conductivity of YbB!2 using realistic tight-binding model, J. Phys. Soc. Jpn: 73 (2004) pp. 2894-2899.

115. B. Gorshunov, P. Haas, O. Ushakov, M. Dressel, F. Iga; Dynamics of the coherent-ground state in intermediate-valent YbB12, Phys. Rev. В 73- (2006) pp.045207-1 ; 045207-5.

116. R. S. Fishman, S.H.Liu, Local symmetry breaking by impurities and mode j> splitting in doped SmS, Phys. Rev. Lett. 89 (2002) 247203-1 247203-4.

117. J.Jensen, A. R. Mackintosh, Rare earth magnetism: structures and excitations, Clarendon press, Oxford, 1991.

118. B.B.Cooper, Phenomenological theory of magnetic ordering: importance of interactions with crystal lattice, in Magnetic properties of rare earth metals, ed. R. J. Elliot, Plenum press, London and New York, 1972, pp. 17-80.

119. S. Gabani, I. Bat'ko, K. Flachbart, T. Herrmannsdorfer, R. Konig,, Y. Paderno, N. Shitsevalova, Magnetic and transport properties of TmB]2, ErB12, HoBi2 and DyB12, J. Magn. Magn. Mater. 207 (1999) pp.131-136.