Raman scattering study of the rare-earth binary ferroborate Nd0.75Dy0.25Fe3(BO3)4 single crystal

Анотація

Представлено результати раманівських досліджень монокристала бінарного фероборату Nd_0,75Dy_0,25Fe₃(BO₃)₄ при лазерному збудженні 532 нм (18797 см^–1) в діапазоні температур 7–295 K. Аналіз отриманих поляризованих раманівських спектрів виявив смуги, які були віднесені до фононних, магнітних та електронних збуджень. На підставі температурної еволюції смуг встановлено складний зв’язок та взаємодію між гратковими, магнітними й електронними ступенями свободи. Аналіз отриманих спектрів дозволив виявити всі А₁ та Е фононні моди, передбачені груповим теоретичним аналізом. Визначено енергії розщеплення між LO і TO компонентами полярних E-фононів. Нижче температури магнітного впорядкування Fe-підгратки, T_N, виявлена складна багатопікова смуга, яка віднесена до двомагнонного збудження.Температурна залежність низькочастотних раманівських спектрів виявила моди, пов’язані з електронними переходами між рівнями мультиплетів ⁴I_9/2 основного стану Nd³⁺ та ⁶H_15/2 основного стану Dy³⁺, отримані в результаті дії кристалічного поля. Аналіз температурної поведінки низькочастотних фононних та електронних збуджень дозволив встановити аномалію поблизу T * = 100 K, ймовірно, пов’язану з локальними спотвореннями кристалічної гратки. Наявність цієї температури підтверджується ультразвуковими дослідженнями. Група інтенсивних смуг, що спостерігається в раманівському спектрі в діапазоні частот 1700–2200 см^–1, пов’язана зі змішаними низько розташованими електронними раманівськими ⁴I_9/2 → ⁴I_11/2 та високоенергетичними люмінесцентними ⁴G_5/2 + ²G_7/2→⁴I_9/2 переходами в Nd³⁺ іоні.