АНИЗОТРОПИЯ ЛИНЕЙНОГО И КВАДРАТИЧНОГО ПО МАГНИТНОМУ ПОЛЮ ДВУПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА В РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ \gamma-Ln₂S₃ (Ln = Dy³⁺, Pr³⁺, Gd³⁺, La³⁺)
Кричевцов Б.Б.

Поступила в редакцию: 16 Ноября 2000

PACS: 78.20.Fm, 78.20.Ls, 75.80.+q

DJVU (152.9K)

PDF (449.4K)

Исследованы полевые и угловые зависимости магнитного линейного двупреломления в нецентросимметричных кубических (класс симметрии T_d) редкоземельных полупроводниках γ-Ln₂S₃ (Ln = Dy³⁺, Pr³⁺, Gd³⁺, La³⁺). Полевые зависимости линейного двупреломления в Dy₂S₃ и Pr₂S₃ представляют собой комбинацию квадратичного и линейного по магнитному полю B вкладов. Оба вклада обладают сильной анизотропией. Квадратичное по магнитному полю двупреломление, связанное с проявлением эффекта Коттона-Мутона, на длине волны λ = 633 нм в Dy₂S₃ характеризуется величиной β = 1.5 град/см•Тл² и параметром анизотропии a=-0.7; в Pr₂S₃ величина β = 0.2 град/см•Тл², a=2. Линейное по магнитному полю невзаимное двупреломление, обусловленное проявлением магнитоиндуцированной пространственной дисперсии, достигает величины γ = 0.55 град/см•Тл и γ = 0.71 град/см•Тл соответственно в Dy₂S₃ и Pr₂S₃. Соотношение между параметрами A и g тензора γ_ijkl, описывающего вклады в тензор диэлектрической проницаемости ) членов типа B_ik_j, где k - волновой вектор света, A=2g в Dy₂S₃, так же как и в кристаллах борацитов, содержащих 3d-ионы, характерно для проявления магнитоэлектрической восприимчивости второго порядка на оптических частотах. В Pr₂S₃ соотношение A=3.3g свидетельствует о проявлении также квадрупольного механизма. Сравнение эффектов Коттона-Мутона и Фарадея в Ln₂S₃ и магнитных полупроводниках Cd_1-xMn_xTe показывает их принципиальное различие и указывает на то, что в Ln₂S₃ эти явления определяются не межзонными или экситонными, а оптическими переходами в ионах редкоземельных элементов. Это также подтверждается сравнением поведения эффекта Коттона-Мутона в Ln₂S₃ и в кубических диэлектриках со структурой граната Dy₃Ga₅O₁₂ и Dy₃Al₅O₁₂, а также в Dy₂O₃. Анализ механизмов невзаимного двупреломления, связанного с проявлением локальных межконфигурационных оптических переходов в редкоземельных ионах показал, что это явление, в отличие от эффектов Коттона-Мутона или Фарадея, обусловлено наличием нечетных компонент кристаллического поля, действующего на редкоземельный ион в Ln₂S₃. В Gd₂S₃ и диамагнитном La₂S₃ эффект Коттона-Мутона и невзаимное двупреломление при T=294 К не проявлялись, что связано с различием микроскопических механизмов магнитооптических явлений ионов в S-состоянии и диамагнитных ионов от редкоземельных ионов с отличным от нуля орбитальным моментом.