Исследованы новые электронные переходы в мотовских диэлектриках при высоких давлениях

В ИФ СО РАН совместно с Институтом кристаллографии РАН, Институтом физики высоких давлений РАН и американскими коллегами из Института Карнеги (Вашингтон) и синхротронного центра Аргонской национальной лаборатории исследованы новые электронные переходы в мотовских диэлектриках при высоких давлениях. В монокристаллах BiFeO3 при высоких давлениях в окрестности 50 ГПа обнаружен переход в металлическое состояние по измерениям сопротивления и спиновый кроссовер по данным рентгеновских эмиссионных спектров. Предложен новый механизм перехода Мотта-Хаббарда, индуцированный спиновым кроссовером, (рис. 1). Показано, что спиновый кроссовер термов с S=2 и S=1 индуцирует новый магнитный переход под давлением в окрестности 15 ГПа в монокристаллах Fe3O4, обнаруженный методом рентгеновского кругового дихроизма. Проведено исследование оптических спектров поглощения монокристаллов VBO3 при воздействии высоких давлений до 70 ГПа, создаваемых в камере с алмазными наковальнями. Обнаружен электронный переход в окрестности 30 ГПа, сопровождаемый резким падением края оптического поглощения от 3.02 до 2.25 эВ и изменением оптических свойств образцов (Рис. 2). Величина критического давления, при котором возможен переход в металлическое состояние, оценена равной Pmet ~ 290 ГПа

2008_4_1.gif

Рис. 1. Подавление сильных корреляцией за счет спинового кроссовера для Fe(+3) иона понижает критическое давление мотовского перехода диэлектрик-металл.

2008_4_2.gif

Рис. 2. Скачок края оптического поглощения и энергий возбуждений внутри запрещенной зоны VBO3 при высоком давлении в сравнении с электронным переходом в FeBO3.

  1. Gavriliuk A.G., Struzhkin V.V., Lyubutin I.S., Ovchinnikov S.G., Hu M.Y., Chow P. Another mechanism for the insulator-metal transition in BiFeO3 // Phys. Rev. – 2008. – V. 71, p. 155112.
  2. Овчинников С.Г. Влияние спиновых кроссоверов на переход Мотта-Хаббарда при высоких давлениях // ЖЭТФ – 2008. – Т. 134, №1, С.172-178.
  3. Ding Y., Haskel D., Ovchinnikov S.G., Tseng Y.-Ch., Orlov Yu.S., Mao N-K. A Novel Magnetic Transition in Magnetite Fe3O4 between 12-16 GPa // Phys. Rev. Lett. – 2008. – V. 100, p. 045508.
  4. Гаврилюк А.Г., Казак Н.В., Овчинников С.Г., Любутин И.С. Электронные переходы в монокристалле VBO3 при высоких давлениях // Письма в ЖЭТФ, – 2008. – Т. 88, №11.

Лаборатория физики магнитных явлений