[论文解读] Coupling between phonons and magnetic excitations in orthorhombic Eu_{1-x}Y_xMnO_3

J. Agostinho Moreira, A. Almeida+5 more|ArXiv.org|Mar 27, 2009

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials被引用 3

一句话总结

本研究通过温度依赖的拉曼光谱研究正交相 Eu₁₋ₓYₓMnO₃ 中自旋-声子耦合，发现 Y 掺杂通过协同的 Jahn-Teller 效应和旋转效应诱导结构畸变。在 x=0.2 时，B1g 对称的 MnO₆ 伸缩模出现显著频率重正化，表明铁磁相互作用占主导地位，且该频移在 Néel 温度以上仍持续存在，为动态自旋-声子耦合提供了有力证据。

ABSTRACT

In this work we present a detailed study of the structural and lattice dynamic properties of Y-doped EuMnO3 ceramics (Eu1-xYxMnO3, with 0

研究动机与目标

• 理解不同 Y 浓度下 Y 掺杂 EuMnO₃ (Eu₁₋ₓYₓMnO₃) 的结构与晶格动力学性质。
• 将结构畸变与正交相 MnO₆ 八面体的拉曼模参数相关联。
• 探究异常声子频率位移的起源及其与磁相互作用的关系。
• 通过分析 TN 以上温度下的温度依赖声子行为，为自旋-声子耦合提供证据。

提出的方法

• 采用温度依赖的拉曼光谱研究 Y 掺杂 EuMnO₃ 陶瓷（x ≤ 0.55）中的晶格动力学。
• 对 MnO₆ 单元的 B1g 对称伸缩模的分析显示，其频率位移偏离了非谐行为。
• 结构畸变归因于 MnO₆ 八面体中协同的 Jahn-Teller 效应和旋转效应。
• 通过声子频率重正化趋势推断铁磁与反铁磁相互作用之间的竞争。
• 分析 TN 以上温度的声子行为，以探测与动态磁涨落的耦合。
• 通过实验声子位移与测量的自发磁化强度之间的相关性，验证磁相互作用的主导作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 Y 掺杂与结构畸变如何影响正交相 Eu₁₋ₓYₓMnO₃ 的晶格动力学？
• RQ2 在 x=0.2 时，B1g MnO₆ 伸缩模的观测到的频率重正化由何引起？
• RQ3 铁磁与反铁磁相互作用在多大程度上竞争并决定声子行为？
• RQ4 在 Néel 温度以上的顺磁相中，是否存在自旋-声子耦合的证据？
• RQ5 结构畸变（Jahn-Teller 效应与旋转效应）与观测到的声子异常之间存在何种相关性？

主要发现

• MnO₆ 单元的 B1g 对称伸缩模表现出偏离纯非谐温度依赖性的频率位移，其行为取决于 Y 浓度。
• 在 x=0.2 时，显著的频率重正化表明铁磁相互作用强于反铁磁相互作用。
• 观测到的频率位移在 Néel 温度以上仍持续存在，表明与动态磁涨落存在耦合。
• MnO₆ 八面体中的结构畸变源于 Jahn-Teller 效应与旋转效应的协同作用。
• 声子重正化与测量的自发磁化强度之间的相关性支持强自旋-声子耦合的存在。
• 结果为正交相 Eu₁₋ₓYₓMnO₃ 中的自旋-声子耦合提供了直接证据，尤其在顺磁区。